Основным легирующим элементом нержавеющих сталей является: Знакомьтесь – нержавеющая сталь (автор – Илья Н. Петунов) | posudka.ru

alexxlab | 06.04.1985 | 0 | Разное

Содержание

Знакомьтесь – нержавеющая сталь (автор – Илья Н. Петунов) | posudka.ru

Что же это такое «нержавеющая сталь»? Википедия дает такое определение : «Нержавеющая сталь это сложнолегированная сталь (сталь это сплав железа с углеродом, в котором последнего (0,01-2%)), стойкая против коррозии в атмосфере и агрессивных средах, содержащая в своем составе не менее 12% хрома». Таким образом хром, является основным легирующим элементом нержавеющей стали, определяющим ее коррозионную стойкость. Чем выше содержание хрома, тем больше коррозионная стойкость стали.

Коррозия – это процесс разрушения металла под воздействием внешней среды. По механизму протекания различают химическую коррозию, возникающую под воздействием газов и неэлектролитов (нефть), и электрохимическую, развивающуюся в случае контакта металла с электролитами (кислоты, щелочь, соли, влажная атмосфера, почва, морская вода). Стали, устойчивые против электрохимической коррозии, называются коррозионностойкими (нержавеющими) сталями (содержание хрома 17% и более). Устойчивость стали против коррозии достигается введением в нее элементов, образующих на поверхности плотные, прочно связанные с основой нерастворимые пленки окислов, препятствующие непосредственному контакту с внешней средой, а также повышающие ее электрохимический потенциал в данной среде.

На коррозионную стойкость стали влияет также и состояние ее поверхности. Если поверхность стали полированная и не имеет точечных дефектов, которые могут являться концентраторами коррозионного процесса, то коррозионная стойкость такого материала выше. Для нержавеющей стали существует также понятие межкристаллитной коррозии (МКК). Межкристаллитная коррозия это явление, обусловленное неравномерной (зерновой) структурой металла, при котором на границе зерен при нагреве активно образуются карбиды хрома (Cr23C6). При этом происходит обеднение хромом основной структуры зерна ниже 12% порога. Особенно склонны к такому явлению, закаливаемые нержавеющие стали, имеющие повышенное процентное содержание углерода и минимальное (13%) содержание хрома.

Закаливаемость стали напрямую зависит от процентного содержания углерода, чем больше углерода в составе стали, тем большей твердости можно достичь при закаливании, правда в ущерб пластичности. Если твердость и способность к закалке не являются основными требованиями к нержавеющей стали, то процентное содержание углерода стараются сделать минимальным, это позволяет снизить склонность стали к МКК. Другим способом снижения вероятности возникновения МКК является введение в состав стали сильных карбидообразующих элементов, таких как титан и ниобий. В этом случае вместо карбидов хрома образуются карбиды типа TiC и NbC, а хром остается в твердом растворе, сохраняя тем самым, антикоррозийные свойства стали. Для придания повышенных антикоррозионных свойств и устойчивости к особо агрессивным средам сталь дополнительно легируют молибденом.

Нержавеющие стали по своей структуре делятся на три основных класса 1) мартенситные нержавеющие стали 2) ферритные нержавеющие стали и 3) аустенитные нержавеющие стали, а также смежные классы типа аустенитно-ферритного и т.д. Два первых класса обладают свойством намагничивания, а третий класс немагнитен. Таким образом, испытание постоянным магнитом поможет определить лишь только то, к какому классу относится нержавеющая сталь, но ни в коей мере не позволяет судить о ее качестве.

Основными легирующими элементами определяющими аустенитную структуру стали являются никель и марганец. Кроме того, эти элементы влияют и на определенные механические свойства нержавеющих сталей. Стали содержащие в своем составе 17-18% хрома и 8-10% никеля обладают хорошей пластичностью и способностью к глубокой вытяжке при штамповке. В последнее время в связи с ростом цен на никель все чаще начали применяться более дешевые, так называемые экономно легированные стали, в которых процентое содержание никеля снижено до 4-5% , а вместо дорогого никеля используется более дешевый марганец (8-10%). Для стабилизации структуры такого типа стали, в нее добавляется медь (1.5-2%). Недостатком экономно легированных сталей является их склонность к трещинообразованию при глубокой вытяжке. Причем образование трещин происходит по направлению движения рабочего инструмента как непосредственно в процессе вытяжки, так и через некоторое время после того. Вероятность трещинообразования напрямую зависит от толщины материала. Чем материал (лист) тоньше, тем больше вероятность образования таких трещин.

Стали аустенитного класса обладают хорошей свариваемостью. Они дают практически идеальный зеркальный блеск при механической полировке. Эти стали хорошо полируются методами электрохимической и электролитно-плазменной полировки (ЭПП), при этом, чем выше % содержание никеля, тем лучше результат (улучшение до 2-х классов чистоты поверхности за один 3-х минутный цикл).

Безникелевые высохромистые (17-23% хрома) относятся к ферритному классу нержавеющих коррозионностойких сталей. Эти стали жестче аустенитных сталей, при этом некоторые из них практически не уступают по коррозионной стойкости аустенитным сталям, за счет введения в структуру ниобия или титана и пониженного содержания углерода. Эти стали обладают хорошей способностью к глубокой вытяжке, хорошей свариваемостью, значительно дешевле хромоникелевых аустенитных сталей, но хуже поддаются механической полировке. Полировке методом ЭПП поддаются, но идеального блеска не дают из-за молочной матовости поверхности. Безникелевые низкохромистые стали (13% хрома), с повышенным содержанием углерода (0.2-0.65% углерода) относятся к мартенситному классу. Эти стали обладают способностью к закаливанию. В закаленном состоянии обладают высокой твердостью поверхности (HRC 45-65). Из-за пониженного содержания хрома склонны к МКК. Процесс закалки таких сталей производится в среде инертных газов, чтобы избежать выгорания хрома и излишнего карбидообразования. Для повышения антикоррозийных свойств и снижения вероятности образования МКК такие стали могут дополнительно легироваться молибденом и титаном. Обрабатываются мартенситные стали в сыром (незакаленном) состоянии методом ковки и штамповки. Механическая полировка производится после закалки. Для полировки методом ЭПП такие стали малопригодны, в рабочем растворе электролита для хромоникелевых сталей они чернеют и теряют блеск.

Марки нержавеющих сталей стандартизированы. В мире действует несколько систем стандартов по нержавеющим сталям. Американская AISI, японская JIS, европейская EN, немецкая DIN, в странах СНГ система ГОСТ и т.д. В приложении приведена таблица соответствия марок нержавеющих сталей в различных системах стандартов.

Илья Н. Петунов © 2008г.
http://kyxap.com/

состав нержавеющей стали. Из чего состоит нержавеющая сталь

Основные сведения

Нержавеющие стали, которые можно также отнести к более широкому классу коррозионностойких сталей — материалы, обладающие высокой стойкостью к коррозии во влажной атмосфере и слабоагрессивных водных растворах.

Коррозией называется разрушение металлов и сплавов вследствие их химического или электрохимического взаимодействия с внешней средой. Коррозионная стойкость — способность материала сопротивляться коррозионному воздействию среды.

Основой нержавеющих сталей является железо. Основным легирующим элементом, обеспечивающим стойкость к коррозии, является хром (Cr). Также в состав указанных материалов обычно входят углерод (C), кремний (Si), марганец (Mn), сера (S) и фосфор (P). Многие из нержавеющих сталей содержат в качестве легирующих элементов никель (Ni), который улучшает коррозионную стойкость и жаропрочность стали; молибден (Mo), ниобий (Nb), которые повышают рабочую температуру стали; кобальт (Co), повышающий износостойкость материала.

Черные металлы – это железо, а также различные сплавы на основе железа, например, чугун или сталь. Обладают высокой прочностью на разрыв, им нашли широкое применение в строительстве. Изделия из черного металла используются:

  • в автомобилестроении;
  • для изготовления железобетонных конструкций;
  • изготовление различных труб;
  • выполнения армирования.

Самый простой способ понять, что металл черный – поднести к нему магнит. Притяжение свидетельствует о содержании в составе железа.

Цветные металлы отличаются меньшей прочностью и более высокой ценой. Их главное и ключевое отличие от черных – отсутствие в составе железа. Они податливы и универсальны, к ним относятся:

  • медь и никель;
  • алюминий и латунь;
  • цинк и олово.

Существует также класс драгоценного цветмета – это золото, серебро, хром, кобальт.

Таким образом, можно сказать, что главное различие между цветным металлом и черным – наличие или отсутствие в составе железа.

Нержавейка — это сплав черного и цветного металлов

Так что же представляет нержавеющая сталь? Нержавейка – это цветной металл или черный? Наш ответ: ни то, ни другое.

Нержавейка – это сплав черного и цветного металла. Из-за почти равного процентного содержания железа и различных цветных металлов, этот сплав невозможно отнести к какому-то конкретному виду.

В пунктах приема металлолома, нержавеющую сталь, как правило, принимают как лом цветмета. Из-за высокого процентного содержания хрома и никеля, других цветметов, лом нержавейки попросту нельзя отнести к черному лому, пусть даже в нем и содержится железо.

Цены на черный металл и нержавейку отличаются в первую очередь тем, что цена черного металла рассчитывается за 1 тонну, а цена нержавейки за 1 килограмм. Цветные металлы имеют более высокую стоимость, поэтому лом нержавеющей стали приблизительно вполовину дороже, чем лом черного металла.

Невозможно однозначно сравнивать спрос на нержавейку и черные металлы, так как они имеют различные сферы применения. Нержавеющую сталь используют в случаях, когда конструкция должна обладать высокой устойчивостью к коррозии, различным агрессивным средам.

История создания и преимущества нержавеющей стали

Первооткрывателем нержавейки считается англичанин Harry Brearly (Гарри Брирли).

По одной из версий, в 1913 году, экспериментируя с различными материалами в процессе разработки оружейных стволов, он заметил, что забракованный и выброшенный в дальний угол мастерской хромо-никелевый сплав через много дней продолжал блестеть, как новый. Это первенство оспаривается многими, так как нержавеющие металлы были известны и до указанного времени.

Полученная сталь оказалась превосходным материалом со многими преимуществами:

  • Прочная, надежная, устойчивая против механических и химических повреждений.
  • Долговечная, не поддается коррозии.
  • Легко обрабатывается, в том числе, формуется и сваривается.
  • Не требует покраски, расходы на содержание практически отсутствуют.
  • Имеет красивый современный внешний вид, из нее получаются стильные товары.
  • Отвечает санитарно-гигиеническим требованиям, которые предъявляются к оборудованию пищепрома и бытовой посуде.

Последнее обстоятельство стало причиной того, что нержавеющая сталь, наряду со стеклом и некоторыми видами пластмасс, стала самым популярным материалом, используемым в данной отрасли промышленности. Казалось бы, чтобы узнать, какие марки считаются пищевыми, достаточно открыть справочник (а точнее, марочник) на нужной странице.

Нормативные документы

По нержавеющей стали и продукции из данного материала принято довольно большое количество стандартов. Одним из основных является ГОСТ 5632-2014 «Легированные нержавеющие стали и сплавы коррозионно-стойкие, жаростойкие и жаропрочные». Кроме того, есть ISO 15510:2010 «Сталь нержавеющая. Химический состав». А также ГОСТ Р 51393-99 и другие — по техническим условиям на прокат, трубы и прочие изделия.

Найти в них указанный выше термин не получится. В ГОСТах, ТУ и прочих нормативных документах нет официального понятия «пищевая нержавеющая сталь». Ни по одной из марок не сказано, что она годится для контакта с продуктами в любой ситуации. В лучшем случае, даются рекомендации по применению в конкретных условиях либо для определенных групп изделий.

Чтобы понять, почему так получается, надо более подробно разобраться с коррозией стали, ее типами и характеристиками.

Физические свойства нержавеющей стали

Патент на нержавеющую сталь был выдан в 1913 г. в Великобритании. Ее создателем стал металлург Гарри Бреарли. Изобретение дало огромный толчок в развитии сталелитейной и иных отраслей промышленности.

Свою популярность нержавеющая сталь получила благодаря большому многообразию физических свойств, в том числе антикоррозийных. Новые стали изготавливаются с добавлением к основному компоненту разного рода примесей. Физические свойства нержавейки зависят от типа и объема добавок.

Рекомендовано к прочтению

  • Резка меди лазером: преимущества и недостатки технологии
  • Виды резки металла: промышленное применение
  • Металлообработка по чертежам: удобно и выгодно

При длительной эксплуатации ряд марок нержавеющей стали может поддаваться коррозии. На это оказывают влияние примеси различных металлов, входящих в ее состав. Однако такие сплавы имеют и ряд достоинств, благодаря которым вероятность окисления уже не имеет столь серьезного значения.

Главными физическими свойствами нержавейки, отличающими ее от некоторых иных металлов, являются:

  • Прочность. Данное качество стали позволяет производить продукцию, выгодно отличающуюся от аналогов. Стойкость к физическим нагрузкам не дает деформироваться изделию, надолго сохраняя его первоначальный вид. Надежность качественной нержавейки сохраняется до 10 лет.
  • Стойкость к воздействию агрессивной среды. Внешние условия практически не оказывают влияния на материал, что дает возможность долго его эксплуатировать с сохранением всех свойств.
  • Жаропрочность. Все изделия из данного металла имеют высокую стойкость к температурному воздействию, в том числе при прямом нагревании огнем. Они не изменяют свои размеры, форму, а также свойства в случае больших температурных перепадов.
  • Экологическая безопасность. Антикоррозийные свойства материала не дают ему окислиться. В состав металла не входят вредные для здоровья компоненты, что дает возможность использовать его в пищевой промышленности.
  • Противокоррозийные свойства. Они являются основными для нержавеющей стали и не дают ржавчине появиться на металле. Более того, даже щелочи и кислоты не могут повлиять на возникновение коррозии.
  • Внешний вид изделий. Он сильно отличается от продукции, изготовленной из иных металлов. Поверхность изделий долго продолжает оставаться блестящей и чистой.
  • Податливость. Обработка нержавейки происходит достаточно просто. Из данного металла несложно изготовить изделие необходимой формы.

Перед выбором металла с заданными физическими свойствами следует определить цели, для которых он необходим. Ученые разработали множество различных компонентов и примесей, которые помогают сделать металл с заданными характеристиками.

Химические свойства хромистых коррозиестойких сталей

Следует отметить, что железо, которое является основой любой стали, имеет несколько состояний, совпадающих с фазами активности и покоя кристаллической решетки, которые зависят от степени коррозийной стойкости. Чем она выше, тем более пассивным считается металл. Наиболее распространенными считаются сплавы с образующейся при закалке мартенситной структурой, обладающие достаточно высокой пластичностью. Согласно химическим характеристикам, это железо в α-фазе (чистый металл), содержащее насыщенный твердый раствор углерода. К таковым относятся пищевая и быстрорежущая нержавейка, из которой изготавливают изделия для использования в быту на кухне, например, всевозможные емкости и ножи. Мартенситные стали способны выдержать контакт со слабоагрессивными химическими веществами.

Хромистые коррозиестойкие стали

Другой тип – ферритные сплавы с достаточно высоким магнитным показателем. Разница у них по большей части в форме кристаллической решетки, она имеет кубическую структуру, в отличие от тетрагональной мартенситной. В целом же это средненасыщенный твердый раствор углерода в α-железе с добавлением легирующих элементов, таких как хром. Примечательно, что такие сплавы не подвергаются изменениям при нагреве до предельно возможных температур и не теряют свои свойства. Чаще всего таким изделиям находят применение в пищевой промышленности или для изготовления инструментов. Мартенситно-ферритные сплавы имеют свойства обоих перечисленных типов, то есть они механически устойчивы, обладают высокой прочностью и имеют магнитный потенциал. Но устойчивость к окислительной среде у таких сталей не очень высока, намного ниже, чем у обычных ферритных сплавов.

Отличительные черты аустенитных сплавов

В первую очередь рассмотрим аустенитные структуры сталей, которые определяются, как γ-железо (высокотемпературное изменение кристаллической решетки металла) в виде твердого раствора с углеродом. Проще говоря, такие сплавы могут подвергаться межкристаллической коррозии даже при высоком содержании хрома, если не имеют включения дополнительных элементов, таких как титан или ниобий. Во избежание их обязательно подвергают термообработке. В остальном это очень пластичные, прочные и технологичные стали, содержащие, помимо хрома еще и никель, которые относят к разряду конструкционных. Также из этих сплавов изготавливают инструменты, а вот в пищевой промышленности, равно как и для изготовления кухонной утвари, марки данного класса непригодны, поскольку никель весьма аллергенный.

Аустенитные сплавы

Межкристаллической коррозией называют внутреннее окисление металла, проходящее по границам отдельных зерен стали. По этой причине разрушение изделия остается незаметным, при сохранении характерного блеска узнать о коррозии можно только по звуку при ударах

Что примечательно, каким бы ни был химический состав аустенитных сплавов, они всегда немагнитные. Но при любой холодной деформации, например, под воздействием механических воздействий, они начинают приобретать небольшой магнитный потенциал. Это происходит по той причине, что при нарушении кристаллической решетки аустенит на некоторых участках превращается в феррит. Прочность таких сплавов достигается путем предельного уменьшения содержания углерода, впрочем, до определенного порога – не ниже 0,04 %, по причине присутствия в растворе никеля. В таких условиях легко образуются карбиды, то есть химическое соединение хрома с углеродом. Иногда в сплав добавляют связанный азот, благодаря которому возникают карбнитриды, также повышающие прочность стали. Примером может послужить марка нержавейки Х17АГ14.

Промежуточные сплавы имеют несколько иные характеристики, в частности, аустенитно-мартенситные. Они имеют более низкую коррозиестойкость, чем просто аустенитные структуры, но намного прочнее. При этом данный класс довольно тяжело поддается термообработке, вернее, воздействие на него высокими температурами связано с некоторыми сложностями. Зачастую такие сплавы со свойствами мартенситов требуют не только закалки, но также обработки холодом с последующим отпуском металла. Однако при такой технологии прочность нержавейки переходного класса повышается в несколько раз. В производстве элементов для тяжелых несущих конструкций стали, вроде марок 09X15Н8Ю или 20Х13Н4Г9, не используются, их применяют только для изготовления легких конструкций.

Особенность аустенитно-ферритных сплавов заключается в том, что они содержат сравнительно небольшое количество никеля в сравнении с другими промежуточными классами. За счет этого такие стали, как 12Х21Н5Т или 08Х22Н6Т, имеют гораздо лучшую свариваемость, швы при соединении металлопроката из них получаются очень качественные и прочные на деформацию. Обеспечивается это влиянием ферритной структуры, обеспечиваемой элементами Сr, Ti, Mo или Si. Однако следует отметить, что по той же причине, то есть из наличия ферритообразующих включений, в значительной степени ухудшается жаропрочность, равно как и пластичность. Высокой остается только механическая прочность.

В марках сталей обычно присутствуют буквы кириллицы, они тождественны латинским обозначениям, в частности Ю означает «ювенал» – алюминий, причем так он маркируется только в сталях. Другие элементы могут означаться также не по первым буквам, например кремний – С, от силициума, а марганец – Г, поскольку эта буква имеется в середине слова.

Классификация

Наиболее распространенной является классификация сталей по их структуре. Выделяют следующие типы коррозионностойких сталей:

  • ферритный;
  • мартенситный;
  • аустенитный;
  • ферритно-мартенситный;
  • аустенито-мартенситный;
  • аустенито-ферритный.

Стоит отметить, что, как правило, в особый класс выделяют коррозионностойкие сплавы на основе никеля, хрома и никеля, никеля и молибдена.

Структуры сталей отличаются благодаря различным способам их охлаждения после высокотемпературной обработки. Структура наряду с химическим составом оказывает большое влияние на стойкость материала к коррозии в тех или иных агрессивных средах, что, в свою очередь, определяет области применения изделий из конкретного сплава или стали. Свойства нержавеющих сталей определяются химическим составом стали, а также ее структурой. Указанные признаки особенно важны для определения среды, в которой стоек тот или иной материал.

Мартенситный и мартенсито-ферритные стали обладают хорошей коррозионностойкие стойкостью в атмосферный условиях, слабоагрессивных средах (например, в слабых растворах солей, кислот), а также имеют высокие механические свойства.

Основной рабочей средой ферритных сталей являются растворы азотной кислоты аммиака, аммиачная селитра, смесь фосфорной, азотной, фтористоводородной кислот, а также некоторые другие окислительные агрессивные среды. Стали данного класса становятся хрупкими при температуре 475 °С, а также имеют сравнительно невысокие показатели прочности и жаропрочности. Стоит отметить плохую свариваемость ферритных сталей и низкую коррозионную стойкость сварных швов.

Аустенитные стали обладают хорошими показателями механических и технологических свойств, а также стойки в большом количестве агрессивных сред. Стали данного класса имеют высокую пластичность и прочность, а также хорошо обрабатываются.

Аустенито-ферритные и аустенито-мартенситные стали по коррозионной стойкости схожи со сталями аустенитного класса, но превосходят их по механическим характеристикам. Так аустенито-ферритные стали имеют повышенный предел текучести, аустенито-мартенситные — повышенную прочность.

Группы по сопротивляемости

По степени сопротивления разрушающему воздействию в разных условиях, нержавейка делится на три группы:

  • Коррозионно-стойкая. Надежно работает в обычных и слабоагрессивных бытовых и промышленных средах.
  • Жаростойкая. Устойчива против коррозии в сильноагрессивной среде при высокой температуре.
  • Жаропрочная. Хорошо сопротивляется механическому разрушению при высокой температуре.

По химическому составу нержавейка делится на:

  • Хромистые: мартенситные, мартенситно-ферритные, ферритные.
  • Хромоникелевые: аустенитные, аустенитно-ферритные, аустенитно-мартенситные, аустенитно-карбидные.
  • Хромомарганцевонинкелевые (классификация аналогична предыдущей).

Стали с двойным названием относятся к двухфазным. Наиболее популярными среди перечисленных видов являются:

  • Аустенитные. Не магнитные. Самые распространенные в промышленности. Основные составляющие: хром от 15% до 20%, никель от 5% до 15%. Главное достоинство – отличные рабочие и технологические характеристики. Пластичные, прочные, в большинстве сред устойчивы против коррозии, хорошо свариваются и подвергаются тепловой обработке. Склонны к межкристаллитной коррозии, так как «боятся» прокаливания. После добавки ниобия и титана, становятся стабилизированными. Снижение количества углерода до 0,03% также уменьшает подверженность к данному виду разрушения. Обозначение – А.
  • Мартенситные. Могут быть магнитными. Хром – от 10% до 17%, углерод – до 1%. По сравнению с предыдущими, более твердые и сильнее подвержены коррозии, из-за низкого содержания Cr. Хорошо работают в слабоагрессивной среде и под открытым воздухом. Сложнее в обработке. Механические свойства высокие. Упрочняются после закалки. Обозначение – С.
  • Ферритные. Магнитные. Хром – от 10% до 30%, углерод – менее 0,1%. Содержат мало углерода, поэтому более мягкие, по сравнению с мартенситными. Достаточно пластичные и прочные, легко обрабатываются. Термообработке не поддаются. Сохраняют прочность и коррозионную устойчивость в окислительных и других агрессивных средах. Недорогие. Обозначение – F.

Среди всех используемых сталей, аустенитные и ферритные составляют 95%. Двухфазные сочетают свойства разных типов. В пищевой промышленности применяются, в основном, стабилизированные аустенитные нержавеющие стали. Для изготовления столовой посуды используют хромоникелевые и хромомарганцевоникелевые разновидности.

Группы коррозионностойких сталей по структуре

Структура коррозионностойких сталей, их свойства и области применения определяются процентным содержанием углерода, перечнем и количеством легирующих добавок. По структуре нержавейка делится на несколько типов. Основные: ферритная, мартенситная, аустенитная. Существуют промежуточные варианты.

Ферритная

Эта группа относится к малоуглеродистым сплавам – C до 0,15%. Содержание хрома – до 30%. Объемнокристаллическая структура обеспечивает сочетание достаточно высокой прочности и пластичности. Нержавеющие стали ферритных марок относятся к ферромагнитным.

Основные характеристики:

  • способность к холодной деформации;
  • основной тип термообработки – отжиг, снимающий наклеп;
  • хорошая коррозионная стойкость;
  • относительно невысокая стоимость.

Основная причина потери рабочих характеристик сталями ферритного класса – межкристаллитная коррозия (МКК), в результате которой разрушение происходит по границам зерен. Для устранения этого негативного явления избегают резкого охлаждения металла от +800°C, проводят стабилизирующий отжиг, находят оптимальный баланс между содержанием углерода и хрома. Полностью устранить склонность к МКК позволяет введение карбидообразующих элементов – титана и ниобия.

По стандарту AISI ферритные стали относятся к серии 400:

  • 403-420 – содержание хрома 11-14%, никель отсутствует;
  • 430 и 440 – 15-18% C, никель отсутствует;
  • 630 – содержит 3-5% никеля. Хорошо обрабатывается, устойчива к коррозии в различных средах, схожа по свойствам с 08Х18Н10.

Эти материалы используются при производстве широкого сортамента труб, листов, профилей.

Таблица марок нержавеющих сталей ферритного класса по ГОСТу и AISI, основные сферы использования

Марка по ГОСТу 5632Марка по AISIОбласти применения
08Х13409Столовые приборы
12Х13410Емкости для жидких алкогольсодержащих продуктов
12Х17430Емкости для высокотемпературной обработки пищевой продукции

Мартенситная

К этой группе относятся металлы с содержанием хрома до 17%, углерода – до 0,5% (в отдельных случаях – выше). Мартенсит – структура, получаемая путем закалки заготовки с последующим отпуском. Для нее характерно сочетание высокой твердости, прочности, упругости и устойчивости к коррозии. Сплавы используются при производстве ответственной металлопродукции, предназначенной для работы в агрессивных средах. Это пружины, валы, ножи, фланцы. При повышении содержания C в структуре появляется карбидная фаза, обеспечивающая высокую твердость и износостойкость. Проведение низкого отпуска после закалки (+200…+300°C) обеспечивает высокую твердость – 50-52 HRC, высокого (+500…+600°С) – меньшую твердость (28-30HRC) и большую вязкость. Закалка производится при температурах +950…+1050°C.

Таблица марок мартенситных сталей по ГОСТу и AISI, их основные области применения

Марка по ГОСТу 5632Марка по AISIОбласти применения
20Х13420Кухонное оборудование
30Х13
40Х13
14Х17Н2 (мартенситно-ферритная)431Детали компрессорных установок, оборудование, эксплуатируемое в агрессивных средах и при пониженных температурах

Аустенитный класс

Этот обширный класс коррозионностойких сталей (по AISI – класс 300 и представитель класса 200 – AISI 201) обладает высокой устойчивостью к коррозии, пластичностью в холодном и горячем состоянии, прочностью, хорошей свариваемостью, способностью контактировать без разрушения с азотной кислотой. Немагнитность существенно расширяет области применения материала. Экономически выгодным является сочетание 18% Cr и 8% Ni. При необходимости получения стабильного состояния аустенита количество никеля повышают до 9%. Такие стали бывают нестабилизированными и стабилизированными. Стабилизированная группа легируется титаном и ниобием, снижающими склонность аустенитных марок к межкристаллитной коррозии.

Закалка осуществляется при температурах +1050…+1100°C с быстрым охлаждением, которое закрепляет состояние пресыщенного твердого раствора. Особенность этой группы – отсутствие упрочнения при закалке. В данном случае этот вид ТО является смягчающей операцией, направленной на снятие последствий наклепа. С этой же целью может применяться отжиг. Закалке подвергают мелкие детали, отжигу – массивные.

Таблица марок аустенитных сталей по ГОСТу и AISI, их основные области применения

Марка по ГОСТу 5632Марка по AISIОбласти применения
12Х18Н10Т321Технологические линии химической индустрии и предприятий нефтепереработки
08Х18Н10304Технологические трубопроводные системы в химической и пищевой индустрии, ограниченный ассортимент посуды, не включающий изделия для горячей обработки пищи
08Х17Н13М2316Технологическое оборудование химической индустрии, использование в качестве «пищевого» материала
12Х15Г9НД201Емкости и трубопроводы, контактирующие с органическими кислотами и умеренно агрессивными средами

Краткие характеристики некоторых видов аустенитных нержавеющих сталей:

  • 304 – распространенный представитель этого класса. Прекрасно поддается глубокой вытяжке, поэтому применяется для изготовления объемных изделий. Подвержен щелевой коррозии в теплых средах с повышенным содержанием хлора, поэтому не рекомендуется к применению в морской воде и в отраслях, в которых используются чистящие составы с хлором.
  • 321 и 347 – усовершенствованные варианты марки 304, отличающиеся добавками ниобия или титана.
  • 316 – проявляет максимальную устойчивость к коррозии среди массово используемых коррозионностойких сталей.
  • 201 – относительно недорогой аналог сталей 304 и 321. Показывает хорошие рабочие характеристики в средах средней агрессивности, благодаря сбалансированному химическому составу и новым технологиям изготовления.

Комбинированные сплавы

Сочетают структуру и свойства аустенитно-мартенситной или аустенитно-ферритной категорий.

Аустенитно-ферритные стали содержат небольшое количество никеля, в них высокое содержание хрома (более 20%), легирование проводится ниобием, титаном, медью. После прохождения термической обработки отношение феррита и аустенита становится равновесным. Такие сплавы более прочные, чем аустенитные, отличаются пластичностью, устойчивостью к межкристаллической коррозии. Они хорошо выдерживают ударные нагрузки.

Аустенитно-мартенситная группа металлов с содержанием хрома в границах 12-18%, никеля в границах 3,7 -7,5%. Могут использоваться присадки алюминия. Упрочнение проводится закалкой при температуре более 975 гр. С, и последующим отпуском при температуре 450-500 гр. С. Они обладают повышенным показателем предела текучести: характеристики, которая указывает на напряжение, при котором рост деформации продолжается без роста нагрузки. Сплавы демонстрируют хорошую свариваемость и хорошие механические качества.

Влияние элементов на состав нержавейки

Как влияют на состав те или иные элементы? Например, марганец – увеличивает прочность, ковкость и твердость, может заменять никель в 200 сериях. Хром – повышает стойкость к механическим нагрузкам, ударам. Также увеличивает жаростойкость, устойчивость к истиранию, отвечает за образование оксидной пленки. А вот никель отвечает за упругость, снижает ударную вязкость. Молибден относится к карбидообразующим, защищает от хрупкости, устойчив к хлористой среде. При добавлении азота можно уменьшать количественное содержание никеля в несколько раз – добавляет прочности, вязкости.

Хромистая сталь (серия 400) – аналог AISI 430 – наиболее пластичная, твердая, жаропрочная серия, сплавы поддаются свариванию, штамповке.

Хромоникелевая сталь (серия 300). Представлена устойчивыми к агрессивным средам марками — AISI 316; 316 Т; аналоги AISI 304; aisi 321.

Хромомарганцевоникелевая (серия 200). Является бюджетным аналогом хромоникелевых − высокопрочные, хорошо свариваемые, поддающиеся формовке.

Что касается формулы нержавеющей стали, то, так как это сплав различных элементов, то конкретной формулы у неё нет.

Марки нержавеющих сталей

Необходимо сказать несколько слов о маркировке легированных сталей. В ее основу положена буквенно-цифровая система (ГОСТ 4543-71). Легирующие элементы: марганец — Г, кремний — С, хром — Х, никель — Н, вольфрам — В, ванадий — Ф, титан — Т, молибден — М, кобальт — К, алюминий — Ю, медь — Д, бор — Р, ниобий — Б, цирконий — Ц, азот — А.; Количество легирующего элемента в процентах указывается цифрой, стоящей после соответствующего индекса. В начале перед буквенным обозначением пишется (регламентируется маркой) в виде цифрового значения умноженное на 10 процентное содержание углерода в стали. Отсутствие цифры после индекса элемента указывает на то, что его содержание менее 1,5 %. Высококачественные стали имеют в обозначении букву А, а особо-высококачественные — букву Ш, проставляемую в конце.

Например, сталь 12Х2Н4А содержит 0,12% С, около 2% Cr, около 4% Ni и менее 0,025% S и P.

Изготовление

Существует 3 метода изготовления нержавеющей стали:

  1. Мартеновский. Традиционная методика, применяемая многие десятилетия на разных металлургических, литейных предприятиях. Свое название способ берет от инженера, который создал печь для плавки металлов. Оборудование нагревается до 1700 °C. Длина — 16 метров. Высота — 1 метр. Ширина — до 6 метров. Подобные ванны подходят для переплавки 900 тонн нержавеющей стали.
  2. Электросталеплавительный. Для производства стали применяют электропечи, которые имеют ограниченный доступ к кислороду, поступающему в рабочую камеру. С помощью подобного оборудования можно добиться нагревания до 1650 °C.
  3. Конверторный. Для проведения этого метода плавки металлов не нужен внешний источник энергии. С помощью конвертора можно добиться высокой скорости плавки — до 40 минут.

Около 60% нержавеющей стали произведено с помощью электросталеплавительного метода.

Магнитные характеристики антикоррозионных сплавов

Параметр магнитности характерен для некоторых металлов. Он зависит от таких характеристик, как основная структура металла, состав и особенности сплавов.

Комбинации этих переменных предопределяют уровень магнитных характеристик.

Ферриты и мартенситы задают ферромагнитные характеристики сплавов. Они настолько же магнитные, как и углеродистая сталь. Магнитные виды материалов легко подвергаются сварке и штамповке, годятся для изготовления р инструментов с режущими поверхностями и столовых приборов.

Немагнитные сплавы – аустенитные и аустенитно-ферритные хромистых и марганцевых марок.

Отличаясь большой прочностью и коррозийной устойчивостью, широко применяются в строительной сфере и в разнообразных производственных процессах.

Особенности ухода

Особых правил по уходу за нержавейкой придерживаться не нужно. Загрязнения можно протирать влажной тряпкой с моющими средствами. Важно не использовать жесткие щетки, чтобы сохранить целостность поверхностей.

Нержавеющая сталь применяется в разных сферах деятельности. Для получения сплавов с измененным свойствами они насыщаются легирующими добавками. Металл может применяться в нестандартных областях.

Сферы применения

Нержавеющий металл применяется в разных сферах:

  1. Химической промышленности. Чтобы работать с агрессивными составами, нужно применять специальное оборудование. Детали для него изготавливаются из аустенитных сплавов. Емкости, трубы, которые изготовлены из нержавейки, устойчивы к воздействию химических веществ, не теряют эксплуатационных свойств.
  2. Машиностроении. Нержавеющая сталь используется при изготовлении деталей для сборки автомобилей, промышленного оборудования.
  3. Пищевой промышленности. К емкостям, которые предназначены для хранения, транспортировки продуктов, применяются высокие требования. Для производства сосудов можно применять стекло, нержавеющую сталь, определенные виды полимеров.
  4. Энергетике. Нержавейка подходит для изготовления рабочих узлов.
  5. Авиационно-космической. Благодаря добавлению в состав нержавеющей стали дополнительных компонентов производители смогли выпустить сплавы на ее основе. Они получили большую популярность в производстве космических кораблей, самолетов.
  6. Целлюлозно-бумажной промышленности. Оборудование для этой сферы в большинстве своем изготавливается из нержавейки.

Еще одна популярная сфера деятельности, где применяется нержавеющая сталь, — строительство. Из нее изготавливают строительные материалы, инструменты.

Что еще необходимо знать о коррозионностойкой стали?

Сталь этого вида представляется в качестве металлического сплава, обладающего увеличенными показателями устойчивости к возникновению коррозии в разнообразных атмосферных, а также климатических условиях. Сюда стоит отнести не только щелочи и кислоты, но и пресную, а также соленую воду.

Существуют различные классы такой стали, при разделении которых учитываются структурные характеристики. Дополнительно детальную классификацию подобного рода принято считать конечной и условной структурой. Она получается за счет медленного охлаждения в результате сильнейшего нагрева металла. Вся процедура выполняется в пределах производственной площади.

Главным химическим элементом в данной ситуации выступает именно хром. Благодаря ему и достигается отличный уровень антикоррозийной устойчивости. Элемент этого вида сам обладает высочайшими показателями такой характеристики. За счет него возможно образование специальной защитной пленки. Она формируется непосредственно на самой поверхности материала, и считается главным вариантом обеспечения защиты. Другими словами, чем больше в сплаве окажется такого элемента, как хром, тем более высоким уровнем противодействия коррозии будет обладать само изделие. Кстати, этого можно достичь вне зависимости от разновидности имеющейся среды.

Таким образом, отвечая на вопрос, что такое коррозионностойкая сталь, первоначально необходимо отметить, что она обладает прекрасными показателями противостояния к возникновению коррозии, даже при присутствии слишком агрессивных условий.

Источники

  • https://www.metotech.ru/nergstal-opisanie.htm
  • https://metallolom-msk.ru/k-kakomu-metallu-otnositsya-nerzhavejka.html
  • https://www.russkayaferma.ru/stati/kakie_marki_nerzhaveyushchey_stali_otnosyatsya_k_pishchevym/
  • https://vt-metall.ru/articles/447-svojstva-nerzhaveyushhej-stali
  • https://tutmet.ru/sostav-nerzhaveyushhej-stali.html
  • https://TreydMetall.ru/info/nerzhaveyushchaya-stal-marki-vidy-i-harakteristiki
  • https://martensit.ru/stal/korrozionnostojkaya-stal/
  • http://betall.ru/info/sostav-i-formula-nerzhavejushhej-stali
  • https://metalloy.ru/metally/nerzhaveyka
  • https://weller.ru/stroitelstvo/chto-takoe-korrozionnostojkaya-stal-i-v-chem-preimushhestva-takix-stalnyx-listov/

Легирующие элементы основные – Справочник химика 21

    Последний эффект повышения жаростойкости металлов очень малыми добавками легирующих элементов может иметь место при любой валентности их ионов, в том числе и при п > п (рис. 55), и может быть объяснен протеканием реакции заполнения вакансий катионами легирующей добавки, которое, очевидно, преобладает при концентрациях легирующих элементов в окисле,, близких к концентрации дефектов в чистом окисле основного металла  
[c.86]

    В отличие от самого алюминия его сплавы характеризуются высокой удельной прочностью, приближающейся к высокопрочным сталям. Основные другие достоинства всех сплавов алюминия — это их малая плотность (2,5—2,8 г/см ), удовлетворительная стойкость против атмосферной коррозии, сравнительная дешевизна и простота получения и обработки. Эти сплавы пластичнее сплавов магния и многих пластмасс, стабильны по свойствам. Основными легирующими элементами являются Си, Mg, 31, Мп, Хп, которые вводят в алюминий главным образом для повышения его прочности. Типичными представителями сплавов алюминия являются дуралюмины, относящиеся к сплавам системы Л1—Си—Mg. Высокопрочные сплавы алюминия относятся к системам Л1—7п—Mg—Си, содержащим добавки Мп, Сг, 2т. Из других сплавов широко известны силумины, в которых основной добавкой служит кремний, магналий (сплав алюминия с 9,5—11,5% магния). Алюминиевые сплавы применяются в ракетной технике, в авиа-, авто-, судо- и приборостроении, изготовлении строительных конструкций, заклепок, посуды и во многих других отраслях промышленности. 
[c.633]

    Термодиффузионный метод позволяет получать поверхностный слой сплава в результате диффузии атомов наносимого элемента в основной металл при высоких температурах и тем самым существенно понизить расход легирующих элементов при повышении жаростойкости металла. [c.118]

    Согласно теории (Вагнер, Хауффе и др.), малая добавка легирующего элемента должна окисляться с образованием ионов определенной валентности и, растворяясь в окисле основного металла, [c.111]

    Согласно данной теории (А. А. Смирнов, Н. Д. Томашов и др.), на поверхности сплава образуется защитный окисел легирующего элемента, затрудняющий диффузию реагентов и окисление основного металла. По этой теории, к легирующему элементу Ме предъявляются следующие основные требования  

[c.113]

    В. И. Архаровым для сплавов на железной основе, легирующий элемент может образовывать с основным металлом двойные окислы [c.115]

    Согласно теории, сформулированной Н. Д. Томашовым, легирующий элемент образует на поверхности металла защитный окисел, предотвращающий или снижающий окисление основного металла. Согласно этой теории, легирующий элемент должен удовлетворять следующим условиям  [c.146]

    Фазовый анализ. В отличие от элементного анализа цель фазового анализа — разделение и анализ отдельных фаз гетерогенной системы, например железной или марганцевой руды, сплава, шлака и др. Основной областью применения фазового анализа является изучение распределения легирующих элементов в многофазных сплавах, определение зависимости количества, дисперсности и состава фаз от термической и механической обработки, вариаций химического состава, влияния различных добавок на свойства вещества. С помощью фазового анализа определяют также количество и состав неметаллических включений в металлах (оксидов, сульфидов, нитридов, карбидов), выделяют фазы в свободном состоянии. 

[c.824]


    Никель в чистом виде находит широкое применение в качестве защитного гальванического покрытия для изделий из железа и стали в целях повышения их коррозионной стойкости в атмосферных условиях. Основное применение никель находит в качестве легирующего элемента для изготовления различных марок высококачественных нержавеющих сталей. [c.255]

    Основным легирующим элементом нержавеющих сталей является хром, который облагораживает электродный потенциал стали и повышает ее коррозионную стойкость. Повышение коррозионной стойкости при увеличении содержания хрома в стали происходит скачкообразно. Первый порог коррозионной устойчивости достигается при концентрации хрома, равной 12,8%, что соответствует 1/8 атомной доли хрома в соста,ве стали. Для обеспечения коррозионной стойкости стали это количество хрома должно находиться в твердом растворе железа и не образовывать карбидов. При увеличении его содержания до 18% или до 25—28% достигается второй порог и наблюдается дальнейшее повышение коррозионной стойкости стали. Однако увеличение содержания хрома приводит к понижению механических свойств стали, особенно ударной вязкости, а также затрудняет сварку, вызывая хрупкость сварного шва. Поэтому стали с высоким содержанием хрома после сварки требуют термической обработки. 

[c.40]

    Основным легирующим элементом, повышающим стойкость металла к коррозии, является хром. При нормальных условиях его присутствие придает металлу стойкость к коррозии от влаги. При повышенных температурах хром придает металлу стойкость к коррозии, вызываемой газовыми агрессивными потоками. Она имеет место в трубах печей, реакторах, теплообменниках нагрева сырья со стороны газопродуктового потока. С ростом содержания хрома стойкость к коррозии увеличивается особой стойкостью обладают хромоникелевые сплавы. Из других добавок очень хорошо проявляет себя молибден. Однако характерным недостатком хромоникелевых сплавов является их склонность к межкристаллит-ной коррозии, при которой процесс разрушения развивается не на поверхности, а по границам кристаллов. Теория это объясняет образованием карбидов хрома при длительном нафевании сплавов выше 350°С. При этом участки, прилегающие к границам зерен или кристаллов, обедняются хромом и теряют свою коррозионную стойкость. Наиболее уязвимы для межкристаллитной коррозии сварные швы. [c.169]

    По своему назначению стали делятся на конструкционные, инструментальные и стали с особыми свойствами. Конструкционные стали применяются для изготовления деталей машин, конструкций и сооружений. В качестве конструкционных могут использоваться как углеродистые, так и легированные стали. Конструкционные стали обладают высокой прочностью и пластичностью. В то же время они должны хорошо поддаваться обработке давлением, резанием, хорошо свариваться. Основные легирующие элементы конструкционных сталей — это хром (около 1%), никель (1—4%) и марганец (1—1,5%). [c.628]

    Специальные чугуны содержат еще легирующие элементы Сг, N1, М , Си, А1 и другие, более 2% Мп, более 4% 51. Ч.— твердый, хрупкий, нековкий сплав, который широко применяется для изготовления больших деталей, станин, плит и т. д. (Ч. литейный). Основная масса выплавленного Ч. перерабатывается в сталь (Ч. передельный). [c.286]

    Согласно первой теории малая добавка легирующего элемента должна окисляться с образованием ионов определенной степени окисления и, растворяясь в оксиде основного металла, уменьшать в нем число дефектов решетки. [c.364]

    Сплавы па основе медн, в которых основным легирующим элементом является любой металл, кроме цинка. [c.125]

    Используемые в технике сплавы содержат больше двух компонентов. В состав большинства марок стали входят наряду с железом и углеродом так называемые легирующие элементы — Мп, Сг, N1, 5 и др. Несколько элементов обычно входит в состав сплавов на основе меди, олова, алюминия и многих других цветных металлов. Для описания фазовых равновесий в реальных сплавах во многих случаях достаточно знания диаграмм состояния для систем, состоящих из трех основных компонентов, например, для нержавеющих сталей из железа, хрома и никеля. [c.180]

    Нержавеющие аустенитные хромоникелевые стали в настоящее время остаются основными конструкционными матерналамн, используемыми для изготовления технологического оборудования производств азотной промышленности. Широкое применение аустенитных хромоиикелевых сталей в качестве коррозионно-стойких, жаростойких, жаропрочных и криогенных конструкционных материалов обусловлено их коррозионной стойкостью, высокой технологичностью при горячей и холодной пластической деформации, хорошей свариваемостью. Отечественная промышленность выпускает разнообразные марки сталей тнпа 18—10. различающиеся содержанием углерода, хрома, никеля, а также наличием дополнительных легирующих элементов. Основными легирующими элементами хромоннкелевых сталей, обеспечивающими их коррозионную устойчивость, являются хром и никель. [c.314]


    Карбиды железа относятся к наименее стойким i сравнению с карбидами легирующих элементов. Основнь карбидом железа является цементит РезС, промежуточнь карбидом в сталях е-карбид, а в некоторых высокоуглер дистых сплавах т)- и %-карбиды. [c.64]

    По свариваемости мартенситно-стареющие стали превосходят широко используемые углеродистые легированные стали. Они мало чувствительны к образованию горячих и холодных трещин, обеспечивают повьппенный уровень механических свойстъ сварных соединений в нетермообработанном состоянии и возможность достижения равнопрочности основному мета1шу проведением после сварки старения. Высокая прокаливаемость мартенситно-стареющих сталей предопределяет получение мартенситной структуры независимо от скорости охлаждения после аустенитизации. Повышенное содержание легирующих элементов можег сместить температуру окончания мартенситного превращения ниже комнатной, что обусловит наличие в структуре определенного количества остаточного аустенита. Другой причиной его появления являйся нагрев закаленной стали на температуру, близкую к 600 С, что приводит к обратному а-у-превращению. [c.263]

    Ваипднй 15 основном используют в качестве добавки к сталям. Сталь, содергкащая всего 0,1—0,3% ванадия, отличается большой прочностью, упругостью и нечувствительностью к толчкам и ударам, что особенно важно, например, для автомобильных осей, которые все время подвергаются сотрясению. Как правило, ванадий вводят в сталь в комбинации с другими легирующими элементами хромом, никелем, вольфрамом, молибденом. Наиболее широкое применение ванадий нашел в производстве инструментальных и конструкцио.чных сталей (стр. 686). Он применяется также для легирования чугуна. [c.652]

    Инструментальные стали — это углеродистые и легированные стали, обладающие высокой твердостью, нрочн(Зстью и износостойкостью. Их применяют для изготовления режущих и измерительных инструментов, штампов. Необходимую твердость обеспечивает содержащийся в эт зх сталях углерод (в количестве от 0,8 до 1,3″/о). Основной легирую дин элемент инструментальных сталей—хром иногда в них вводят также волы()рам и ванадий. Особую группу инструментальных сталей составляет быстрорежущая сталь, сохранлюи ая режущие свойства при больших скоростях резания, когда температура рабочей частн резца повышается до 600—700 °С. Основ чые легирующие элементы этой стали — хром и воль( )рам. [c.686]

    Особенности конструирования элементов корпусов сосудов из аустенитных сталей. Основным технологическим приемом изготовления корпусов сосудов из аустенитных сталей является сварка. При конструировании сварных корпусов необходимо учитывать дефицитность и высокую стоимость аустенитных сталей (в 1,5— 3,9 раза дороже качественно конструкционной стали в зависимости от состава и сортамента). Из высоколегированных сталей следует изготовлять лишь те элементы корпуса, которые подвержены воздействию агрессивной среды, выполняя остальные детали из углеродистых сталей но ГОСТ 380 -71. При перегреве в процессе сварки возможно выгорание легирующих элементов и образование карбидов хрома с последую[цими потерями антикоррозионных свойств и появлением ослонности к межкристаллитной коррозии. Для исключения последней в сварных конструкциях используют аустенитные стали, дополнительно легированные титаном, который связывает карбиды хрома. [c.115]

    В зависимости от соотношения содержания в сталях феррито-образующих (Сг, Мо, 51, Си, И, ЫЬ) и аустени-то-образующих (С, N1, Мп, Ы) легирующих элементов нержавеющие стали делятся на несколько структурных классов ферритный, феррито-мартенситный, мартенсит-ный, аустенитный, феррито-аустенитный и мартенсито-аустенитный. Основные марки сталей, применяемых в промышленности, приведены в табл. П.1. [c.41]

    В качестве основного легирующего элемента а-спла-вов служит алюминий, образующий твердые растворы замещения на основе а-модификации титана. Сплавы с а-структурой обладают средними показателями прочности и пластичности и не упрочняются термической обработкой. Они отличаются высокой жаропрочностью, которая повышается с увеличением степени легирования. Особенно ценные качества их — отличная свариваемость и высокая термическая стабильность, т. е. отсутствие охрупчивания при длительном совместном воздействии высоких температур и напряжений. Например, двойные сплавы Т1—А1, содержащие до 6% А1, не охруп-чиваются при нагревании до 400—500 °С. [c.67]

    Легированные стали имеют наименования по названию основных легирующих элементов — хромистые, хромоникелевые, хромо-иикельмолибденовые и др. Легированные стали маркируются буквами, представляющими условные обозначения легирующих элементов Н — никель, М — молибден, Т — титан, X — хром, С — кремний, В — вольфрам, Ф — ванадий и др. Цифра, слсдую Цая за буквенным обозначением, определяет процентное содержа и не соответствующего легирующего элемента, а цифра, стоящая перед первой буквой,— содержание углерода. [c.27]

    Легирующие элементы с основным металлом образуют двойные оксиды с кристаллической решеткой типа шпинеля и обладающие повышенными защитными свойствами РеО СггОз, Ni0 Fe20з М10-Сг20з и др. С этим связана высокая жаростойкость высоколегированных сталей. [c.230]

    Однако реальные полупроводники всегда имеют примеси, которые существенно влияют на характер электрической проводимости, в этом случае называемой примесной. Примеси бывают донорные и акцепторные. Донорные примеси имеют на валентной электронной оболочке большее число электронов, чем их число на валентной электронной оболочке атома основного элемента полупроводника. Например, примеси атомов элементов V или VI главных подгрупп периодической системы в кристаллической решетке кремния (IV главная подгруппа) будут донорными. В зонной структуре полупроводника появляются дополнительные электроны проводимости. Если атом примеси содержит меньше валентных электронов, чем атом основного элемента, то полупроводник содержит в валентной зоне дополнительные свободные МО, на которые могут переходить валентные электроны. Такие примеси называются акцепторными, они приводят к появлению дополнительных дырок проводимости. По отношению к кремнию такими примесями будут элементы III главной подгруппы. Полупроводники с преобладающим содержанием донорных примесей называются полупроводниками с электронной проводимостью или п-типа. Если же преобладают примеси акцепторные, то полупроводники называются полупроводниками с дырочной проводимостью или р-типа. Для получения примесных полупроводников полупроводники, полученные специальными кристаллофизическими методами в сверхчистом состоянии, легируются элементами акцепторами или донорами электронов в микродозах, не превышающих 10 %. Примеси резко изменяют собственную электрическую проводимость полупроводников, поскольку количество носителей заряда, поставляемых ими обычно больше, чем их число в чистом полу-прово,цнике. Так, чистый кремний имеет удельное электрическое сопротивление электронной проводимости около 150-10 Ом-м, дырочной проводимости в.4 раза, электронной проводимости после легирования фосфором и дырочной проводимости после легирования бором — в 20 раз меньше. [c.636]

    Конструкционные стали могут быть и углеродистыми и легированными. Основные легирующие элементы конструкционных сталей Сг, N1, Мп. Эти стали хорошо поддаются обработке давлением, резанием они хорошо свариваются. Конструкционные стали применяются для изготовления деталей машин, конструкций и сооружений. Инструментальные стали тоже могут быть и углеродистыми и легированными. Основной легирующий элемент — хром. Эти стали характеризуются высокой твердостью, прочностью, износостойкостью. Их применяют для изготовления режущих и измерительных инструментов, штампов и т. п. К сталям с особыми свойствами относятся нержавеющие, жаростойкие, жаропрочные, магнитные и некоторые другие стали. Нержавеющие стали устойчивы против коррозии в агрессивных средах, жаростойкие — против коррозии при высоких температурах. В энергетике важны жаропрочные стали, сохраняющие высокие механические свойства при нагревании до значительных температур, что важно при изготовлении лопаток газовых турбин. В электротехнике важны магнитные стали, которые используются для постоянных магнитов и сердечников магнитных устройств, работающих в переменных полях. Постоянные магниты делают из высокоуглеродистых сталей, легированных хромом или вольфрамом. Они хорошо намагничиваются и долго сохраняют остаточную индукцию. Сердечники, наоборот, делают из низкоуглеродистых сталей, легированных кремнием. Они легко перемагничиаются и характеризуются малыми электрическими потерями. [c.296]

    Введением в сплав легирующих элементов улучшают защитные свойства образующейся оксидной пленки в результате уменьшения числа дефектов в решетке окисла, по которым осуществляется диффузия реагентов (в основном кислорода) или образование высокозащитных двойных (смешанных) окислов, легирующ /к компонента с основным металлом типа шпинели (ГеСГг04 на хромистых сталях [c.29]

    Основным легирующим элементом бoJ ъшин твa легированных сталей является хром. К коррозиошостойким относятся такие стали и сплавы, содержание хрома в которых составляет не менее 12%. Кроме того, в зависимости от назначения хромистых сталей их дополнительно легируют никелем, молибде- ном, кремнием, медью, алюминием, титаном, ниобием, азотом, и некоторыми другими элементами. [c.12]

    Коррозионная стойкость стали в атмосферных условиях резко возрастает при введении даже незначительного количества легирующих элементов, поэтому применение низколегированных сталей в качестве строительных и конструкщюнных материалов, эксплуатируемых в атмосферных условиях, экономически выгодно долговечность сооружений может быть повышена в 2-3 раза без дополнительной защиты в условиях промышленной, городской и сельской атмосферы. Защитное действие легирующих элементов в атмосферостойких низколегированных сталях основано на том, что легирующие элементы либо их соединения тормозят обычные фазовые превращения в ржавчине (см. рис. 1), и поэтому слой ржавчины на атмосферостойкой стали уплотняется. Считается также, что наряду с усилением защитных свойств слоя продуктов коррозии основной причиной положительного влияния меди является возникновение анодной пассивности стали за счет усиления эффективности катодной реакщш. Действие меди как эффективного катода подтверждается тем, что ее положительное влияние наблюдается уже в начальных стадиях коррозии, когда на поверхности стали еще не образовался слой видимых продуктов коррозии. [c.12]

    Ионное легирование зависит от природы легирующих элементов. Так, имплантация инертных газов практически не оказывает влияния на электрохимическое поведение основного металла, за исключением того, что процесс ионной имплантации может приводить к загрубению обраба-тьшаемой поверхности, утолщению воздушной окисной пленки на железе. [c.73]

    Нержавеющие стали. Основной легирующий элемент нержавеющих сталей — хром, который повышает механические свойства стали и способствует образованию на ее поверхности тонкого слоя окислов, облагораживающего электродный потенциал стали и повышающего ее коррозионную стойкость. Она повышается не монотонно, а скачкообразно. Первый порог коррозионной стойкости достигается при концентрации хрома, равной 12,8 %. При увеличении содержания хрома до 18 или до 25—28 % достигается второй порог коррозионной стойкости и наблюдается дальнейшее повышение коррозионной стойкости стали. Однако повышение содержания хрома приводит к понижению механических свойств стали, особенно ударной вязкости, а также затрудняет сварку, вызывая хрупкость сварного шва. Стали с высоким содержанием хрома после сварки требуют термической обработки. Повышение содержания углерода в нержавеющих сталях понижает их коррозионную стойкость, что связано с уменьшением содержания хрома в твердом растворе вследствие образования карбидов. Поэтому повышение содержания углерода в стали вызывает сдвиг порога коррозионной стойкости в область более высокой концентрации хрома. Понижение содержания углерода ниже 0,02% делает сталь стойкой против карбидообразо-вания. [c.31]


Что такое нержавеющая сталь? [ Часть 2]

Нержавейка или нержавеющая сталь — это прочный металл, легированная сталь, отличающийся качеством высокой стойкости к коррозии. Устойчивость к коррозии в атмосфере и агрессивных средах, воздействию различных температур обеспечивают легирующие элементы, входящие в состав этого металла. Давайте рассмотрит некоторые важные особенности нержавеющей стали.

Предел текучести

В зависимости от марки нержавеющая сталь может обладать высокой прочностью и низким удлинением или низкой прочностью и высоким удлинением. По пределу текучести они очень хорошо уступают углеродистым сталям.

Прочность при высоких температурах

Нержавеющая сталь сравнительно лучше других углеродистых сталей работает при более высоких температурах. Она показывает лучшую огнестойкость благодаря высокому коэффициенту сохранения прочности при повышенных температурах (выше 500° C). Она также имеет лучший коэффициент сохранения жесткости, чем углеродистая сталь при температуре выше 300 ° C.

Предел прочности

Что касается прочности на разрыв , нержавеющая сталь превосходит такие материалы, как алюминий, латунь и низкоуглеродистая сталь.

Самый высокий предел прочности наблюдается у дисперсионно-твердеющих и мартенситных марок. Эти марки могут иметь предел прочности на разрыв, который в два раза больше, чем у широко распространенных марок 304 и 316. В частности, дуплексная сталь имеет высокое соотношение прочности и пластичности.

Криогенная стойкость

Некоторые марки нержавеющей стали отлично справляются с работой в более широком диапазоне температур. Аустенитные стали демонстрируют исключительную вязкость и повышенную прочность на разрыв при отрицательных температурах. Это расширяет сферу их использования, значительно открывая новые возможности для современных приложений.

С другой стороны, ферритные, мартенситные и дисперсионно-твердые марки не так хороши при криогенных температурах, поскольку их ударная вязкость падает при понижении температуры.

Пластичность

Пластичность различных марок нержавеющей стали может существенно отличаться. Некоторые марки обладают высокой пластичностью, что позволяет использовать сложные процессы глубокой вытяжки.

Более высокая скорость упрочнения

Это свойство относится к способности металла увеличивать свою прочность за счет процессов холодной обработки. Нержавеющая сталь может быть подвергнута отжигу и холодной обработке, чтобы довести ее прочность до желаемого уровня.

Это означает, что одну и ту же марку стали можно использовать в различных областях, изменяя ее прочность. Например, одну и ту же сталь можно использовать в качестве пружины или гнущейся проволоки путем отжига и холодной обработки.

Электропроводность и магнетизм

Источник: Matweb

Как и все металлы, нержавеющая сталь проводит электричество. Однако, как и у всех сталей, эта проводимость чрезвычайно мала.

В отраслях, где высоки гигиенические стандарты или электроприборы могут подвергаться воздействию коррозионной или влажной среды, для защиты используются корпуса из нержавеющей стали.

Аустенитные нержавеющие стали немагнитны, однако холодная обработка может использоваться для создания магнитных свойств некоторых марок. Все остальные типы обладают магнитными свойствами.

Химические свойства нержавеющей стали

Химические свойства делают этот материал особенным и придают ему уникальность.

Высокая стойкость к окислению

Это отличительное свойство нержавеющей стали обеспечивает ее многочисленные уникальные применения в промышленности. Высокая стойкость к окислению – результат наличия хрома в нержавеющей стали. В некоторых сортах процентное содержание хрома может доходить до 26%.

Другие металлы могут быть защищены покрытиями и антикоррозийными красками, но как только они стираются, начинается коррозия. В случае нержавеющей стали любое удаление естественного покрытия оксида хрома из-за повреждения поверхности сопровождается образованием нового покрытия на открытой поверхности, которое предотвращает коррозию.

Биологическая инертность

Нержавеющая сталь биологически инертна, что делает ее логичным выбором для медицинского оборудования, такого как хирургические инструменты, травматические винты и пластины. Это свойство также делает его идеальным металлом для изготовления столовых приборов и кухонной техники.

Устойчивость к кислотам, щелочам и органическим материалам

Нержавеющая сталь устойчива к воздействию широкого спектра соединений. Она устойчива к кислотам, щелочам, а также к органическим соединениям. Устойчивость к кислотам различается для разных марок. Некоторые сорта могут противостоять высококонцентрированным кислотам, в то время как другие могут быть устойчивы только к низким концентрациям.

Подобная инертность наблюдается с щелочными и органическими соединениями. Это делает нержавеющую сталь очень подходящим материалом для использования в химической промышленности при хранении, транспортировке и других процессах.

Нержавеющая сталь также легко противостоит воздействию влаги, солей, серы, углекислого газа и хлоридов. Это помогает ему выжить в нескольких суровых условиях в течение более длительного периода, чем большинство других металлов.

Прочие свойства

Важные свойства не ограничиваются только механическими и химическими свойствами. В приведенном ниже списке есть и другие, которые пригодятся для различных областей промышленности.

Возможность вторичной переработки

Как уже упоминалось, нержавеющая сталь может быть переработана для производства новых изделий. Это снижает нагрузку на окружающую среду, поскольку для производства стали требуется меньше сырья, а также уменьшает образование отходов.

Ее небиоразлагаемая природа также предотвращает загрязнение ресурсов, поскольку она не разлагается и не просачивается в почву или водоемы.

Легко обрабатывается

Нержавеющая сталь хорошо поддается механической обработке, что позволяет дизайнеру создавать изделия сложной формы. Лазерная резка нержавеющей стали, обработка на станках с ЧПУ, гибка и т.д. доступны без специального оборудования.

Чистота

Изделия из нержавеющей стали легко чистить с помощью бытовых нетоксичных средств, таких как стиральный порошок, мыло или чистящие жидкости. Это позволяет им долго сохранять новый вид, увеличивая срок службы.

Это в конечном итоге снижает потери и делает первоначальную относительно дорогую покупку окупаемой в долгосрочной перспективе.

Эстетическая привлекательность

Изделия из нержавеющей стали имеют яркий блеск, что делает их идеальным выбором для открытых поверхностей. Доступен широкий выбор вариантов отделки – от яркого до матового. Она может быть матовой, гравированной, рельефной или тонированной.

Легирующие элементы

Что касается нержавеющей стали, на выбор предлагается большое количество марок. В зависимости от добавляемого легирующего элемента свойства могут значительно различаться. Все сводится к требованиям, предъявляемым к конкретной области применения.

Посмотрим, какие легирующие элементы можно добавлять и как они влияют на конечный продукт.

Хром

Хром является основным легирующим элементом нержавеющей стали. Это придает стали свойство быть «нержавеющей». Пассивный слой оксида хрома наряду с защитой поверхности также блокирует диффузию кислорода в металл, защищая внутреннюю структуру металла от коррозии.

Ионы оксида хрома также похожи по размеру на молекулы стали, что приводит к прочной связи между ними. Это позволяет ионам оксида оставаться прочно прикрепленными к поверхности при нормальных рабочих условиях.

Чтобы сталь была «нержавеющей», необходимо минимум 10,5%. Однако добавление еще большего количества хрома является обычным явлением для повышения коррозионной стойкости.

Хром также действует как стабилизатор феррита, вызывая образование микроструктуры феррита в сплаве.

Никель

Никель добавляется для дальнейшего повышения коррозионной стойкости. Он также является стабилизатором аустенита, стимулируя образование аустенита.

Добавление 8-9% никеля позволяет получить полностью аустенитную структуру, которая обеспечивает отличные сварочные свойства. Дальнейшее увеличение процентного содержания никеля приводит к улучшению свойств обрабатываемости и коррозионной стойкости.

Медь

Медь также действует как стабилизатор аустенита и улучшает свойства коррозионной стойкости и упрочнения.

Ее добавление позволяет получить изделия из нержавеющей стали, пригодные для работы в холодных условиях, это особенно нужно для изготовления винтов и гвоздей.

Кремний

Добавление кремния улучшает стойкость нержавеющей стали к высококонцентрированным азотной и серной кислотам. Это также способствует образованию феррита и делает металл стойким к окислению.

Азот

Азот является стабилизатором аустенита и улучшает прочность и стойкость к локальной коррозии. Локальная коррозия относится к таким явлениям, как точечная коррозия, щелевая коррозия и межкристаллитная коррозия.

Молибден

Молибден и вольфрам улучшают общую и локальную коррозионную стойкость. Первый является стабилизатором феррита и, следовательно, при использовании в аустенитных сплавах должен быть уравновешен стабилизаторами аустенита для поддержания аустенитного состава.

Молибден также увеличивает жаропрочность при добавлении в мартенситную нержавеющую сталь. Добавление вольфрама к молибдену также улучшает упомянутые выше свойства.

Марганец

Марганец улучшает свойства прочности, ударной вязкости и закаливаемости нержавеющей стали. Добавление марганца помогает металлу лучше работать при горячей обработке.

Марганец также способствует растворению азота в нержавеющей стали и поэтому может быть добавлен для замены никеля в нержавеющей стали азотом.

Заключение

Нержавеющая сталь, помимо обычных свойств стали, обладает стойкостью к коррозии и нагреву. Она обладает всеми преимуществами стали, а также некоторыми собственными. Она не подвержена коррозии, лучше переносит суровые условия окружающей среды и имеет более длительный срок службы.

Однако не совсем верно, что она защищена от загрязнений. Во-первых, устойчивость к коррозии зависит от марки. Однако ненормальные окружающие условия, такие как низкий уровень кислорода, плохая циркуляция и высокая соленость, могут привести к необратимому образованию пятен.

Несмотря на вышеупомянутые риски, нержавеющая сталь является прекрасным материалом и оказывает очень положительное влияние на отрасль в целом. Из-за большого количества марок с разными свойствами всегда есть марка, которая идеально подходит для применения. Важно правильно выбрать сорт, чтобы обеспечить рентабельное вложение.

как состав влияет на свойства

Легированные стали занимают значительную долю рынка металлургической продукции. К ним относятся так называемые «нержавейки» – группа сплавов, отличающихся повышенной устойчивостью к коррозии. Со времени появления номенклатура таких сталей расширилась до нескольких сотен наименований. Поэтому были разработаны система их классификации и маркировка.

Стоит заметить, что название «нержавеющая сталь» не совсем корректно отражает ее свойства. Любой железоуглеродистый сплав подвержен воздействию кислорода и агрессивных веществ, но для того, чтобы это отразилось на эксплуатационных свойствах, нужно разное время. Поэтому нержавеющие стали правильнее называть коррозиестойкими.

Классификация нержавеющих сталей

По составу

В качестве легирующих добавок, повышающих устойчивость железоуглеродистого сплава к образованию ржавчины, используются хром, никель, ванадий, молибден, титан и некоторые другие. Коррозионную стойкость также повышают  вводимые для раскисления и нейтрализации серы марганец и кремний. По основным легирующим элементам нержавеющие стали классифицируются как хромистые, марганцовистые и т. д. Некоторые добавки используются для придания сталям особых структурных или технологических свойств, например, для дробления карбидов, повышения ударной вязкости.

Базовыми легирующими элементами нержавеек считаются хром и никель. Они оба входят в твердый раствор с железом, повышают сопротивляемость коррозии. При окислении они образуют на поверхности стального изделия тонкую непроницаемую для кислорода пленку, устойчивую к химическим, электрохимическим и атмосферным воздействиям. Никель расширяет область аустенита в железоуглеродистых сплавах. Хром сужает ее, но является карбидообразующим элементом и связывает углерод. Соотношение никеля и хрома оказывает определяющее влияние на ударную вязкость, свариваемость и способность воспринимать холодную деформацию.

Углерод, как один из обязательных компонентов сталей, отрицательно влияет на сопротивляемость к коррозии. Однако от его содержания зависит твердость и износостойкость стали. Например,  95Х18 имеет менее выраженные коррозионностойкие свойства в сравнении с 40Х13, несмотря на более высокое содержание хрома.

По свойствам

Более наглядное представление о сплавах дает разделение на группы по свойствам:

  • Коррозионностойкие. Стали отличаются высокой сопротивляемостью к атмосферной коррозии, эксплуатируются при нормальных условиях в нагруженном состоянии. Примерами могут служить нержавейки, используемые для изготовления посуды и оборудования для пищевой промышленности: 08Х18Н10, 20Х13, 30Х13.
  • Жаростойкие. Отличительная черта таких сплавов – высокая сопротивляемость к образованию окалины при высоких температурах. Жаростойкие нержавеющие стали применяются для изготовления теплообменников котельных и пиролизных установок (15Х28), клапанов автомобильных и авиационных двигателей (40Х10С2М), деталей для нагревательных металлургических печей (10Х23Н18).
  • Жаропрочные. Разработан ряд сплавов, способных работать под нагрузкой при высоких температурах без существенных деформаций и разрушения. В них используются сложные системы легирования (05Х27Ю5, 15Х12ВН14Ф, 37Х12Н8Г8МФБ). Умеренной жаропрочностью также обладают стали типа 20Х13.

По структуре

По микроструктуре нержавеющие стали делятся на  следующие классы:

  • аустенитные;
  • ферритные;
  • мартенситные;

Кроме них существуют промежуточные группы:

  • аустенито-ферритные;
  • мартенсито-ферритные;
  • мартенсито-карбидные.

Большое влияние на устойчивость к коррозии оказывает термообработка, поскольку влияет на фазовый состав большинства нержавеющих сталей. Устойчивость снижается при возникновении карбидной неоднородности. Этим явлением обусловлена так называемая межкристаллическая коррозия. При нагреве сталей до температур в интервале 500 – 800 °C на границах зерен образуются цепочки карбидов и участки со сниженным содержанием хрома. В теле зерна содержание легирующих элементов остается высоким. Такой вид коррозии часто наблюдается в зонах сварных швов. Для борьбы с этим явлением состав стали стабилизируют введением небольшого количества титана.

Физико-химические свойства нержавеющих сталей

Аустенитные стали

При кристаллизации аустенитные стали образуют однофазную систему с кристаллической решеткой гранецентрированного типа. Один из наиболее ярких представителей класса – сплав 08Х18Н10. Благодаря высокому содержанию никеля в нержавейках этого класса (до 30%) аустенитная фаза сохраняет устойчивость вплоть до – 200 °C, содержание углерода не превышает 0,12%. Стали с такой структурой  характеризуются отсутствием магнитных свойств. Большинство из них имеет хорошую механическую обрабатываемость.

Аустенитные стали обязательно подвергаются термообработке – закалке, отпуску или отжигу. Скорость охлаждения практически не изменяет твердости, однако оказывает влияние на устойчивость к жидким и газообразным агрессивным средам, стабилизирует размер зерна устойчивость к деформации.

В системы легирования аустенитных хромоникелевых сталей вводят дополнительные элементы:

  • молибдена – для предотвращения питтинга и эксплуатации в восстановительных атмосферах
  • титана и ниобия – для защиты от межкристаллической коррозии.
  • кремния – для повышения кислотостойкости;
  • марганца – для улучшения литейных качеств.

Ферритные стали

В этот класс входят хромистые стали с низким содержанием углерода. Они имеют объемно-центрированную кубическую решетку, определяющую магнитные свойства. Ферритные стали обладают  меньшей  коррозионную устойчивость в сравнении с аустенитными, не могут быть упрочнены термообработкой, но имеют более высокие технологические свойства. Они легче подвергаются механической обработке и лучше свариваются, а их себестоимость значительно ниже. При температуре 300 – 400 °C стали приобретают высокую пластичность, и из них можно получать объемные штампованные детали сложной формы.

Содержание хрома в таких сталях достигает 27 %. В качестве стабилизирующих добавок используют молибден,  титан и алюминий.

Мартенситные стали

Сплавы этого класса содержат не менее 0,15 % углерода и 11 % хрома. Мартенсит имеет микроскопическую игольчатую структуру и при увеличении выглядит так же, как и углеродистая сталь после закалки. Кристаллическая решетка имеет тетрагональную форму и характеризуется высокими внутренними напряжениями. Это определяет высокие прочностные свойства и твердость. Например, для 40Х13 она составляет до 52 – 55 HRC. В качестве дополнительных легирующих элементов вводятся молибден, ниобий, ванадий и вольфрам. Мартенситные стали из-за высокой твердости плохо поддаются резанию и имеют низкую пластичность.

Одно из основных технологических свойств коррозиестойких сталей с такой структурой – способность к самозакаливанию. Мартенситное превращение происходит при охлаждении на воздухе. Для повышения жаропрочности сталь после закалки подвергают отпуску на сорбит или троостит.

Нержавеющая сталь: виды, марки, характеристики

► Виды нержавеющей стали
► Расшифровка марок нержавеющих сталей
► Популярные марки

Основная особенность нержавеющих сталей заключается в том, что активное железо в их составе связано в соединениях с другими металлами, и не может реагировать с атмосферным воздухом, водой, и рядом агрессивных окислителей. На поверхностях полуфабрикатов образуется устойчивая защитная пленка окислов никеля, хрома, марганца.

Изменения, произведенные на молекулярном уровне, в значительной степени влияют на  физические свойства. Коррозионно-стойкие стальные сплавы обладают меньшей теплопроводностью, большим тепловым расширением, за некоторым исключением, теряют магнитные качества, что позволяет применять их в изготовлении радиотехнического оборудования. Разработано огромное количество типов нержавеющих сталей специального назначения, характеристики которых уникальны.

Влияние основных легирующих элементов на эксплуатационные свойства:

  • Хром: отвечает за коррозионную стойкость при высоких температурах и воздействии кислот, повышает прочность и твердость, снижает ударную вязкость, поэтому хромоникелевая группа не устойчива к ударным нагрузкам;
  • Никель: увеличивает пластичность, технологичные качества и сопротивляемость коррозии, повышает устойчивость к высоким температурам, защищает поверхность от образования царапин;
  • Углерод: чем больше углерода, тем хуже металл обрабатывается резанием и сложнее деформируется. Эту особенность используют в производстве инструментов;
  • Марганец: относится к природным примесям, универсальный раскислитель, увеличивает стойкость к износу и прокаливаемость;
  • Кремний: повышает кислотостойкость, жаропрочность.

Для придания специальных свойств применяют такие металлы как титан, ванадий, молибден, ниобий, медь, вольфрам, кобальт, алюминий.

Виды нержавеющей стали

Стальные сплавы классифицируют по форме кристаллической решетки. Она может быть аустенитного, мартенситного, ферритного или комбинированного типа. Химическое строение обуславливает основные характеристики структурных типов:

Аустенитные

Гранецентрированная кубическая решетка формируется за счет стабилизирующего действия хрома, никеля и марганца. Общая доля этих элементов достигает 33%. Аустениты являются самым распространенным типом, к ним относятся пищевые стали и материалы специального назначения, стойкие к особо агрессивным средам.

Мартенситные

Тетрагональное строение, при котором ячейки имеют форму параллелепипеда. К этому классу относят наиболее прочные нержавеющие стали, в которых много хрома, при этом никель отсутствует или вводится в минимальном количестве. Из них производят быстрорежущие инструменты, крепежи, жаропрочные детали и нагруженные металлоконструкции. Все полуфабрикаты проходят сложную термическую обработку в ходе которой осуществляется мартенситное превращение.

Ферритные

Объемноцентрированная кристаллическая решетка, характерная для большинства сплавов на основе железа и углерода. Основным легирующим элементом является хром. Ферриты обладают высокой прочностью и пластичностью, магнитны. Эксплуатационные свойства соответствуют аустенитам, но замена дорогостоящего никеля другими металлами делает изделия подверженными межкристаллической коррозии.

Таблица соответствий основных марок нержавеющих сталей и химический состав

Сплавы с комбинированной структурой состоят из нескольких фаз. Они созданы для специализированных областей применения, где важно оптимальное сочетание характеристик разных классов:

  • Ферритно-мартенситные: устойчивость к износу;
  • Аустенитно-мартенситные: для криогенной техники, уксуснокислых сред;
  • Аустенитно-ферритные: разаработаны в качестве альтернативы дорогостоящим аустенитам.

Количество каждой фазы обычно составляет 40-60%. Свойства также зависят от подбора легирующих элементов и их массовой доли в составе.

Расшифровка марок нержавеющих сталей

В мире действует несколько систем обозначений. AISI — это группа стандартов, разработанных Американским институтом стальных сплавов. Каждому наименованию в системе присвоено значение из четырех цифр, но для коррозионно-стойких сталей предусмотрены серии:

  • Серия 200: всего одна марка AISI 201, служит заменой популярной стали AISI 304 с некоторыми ограничениями;
  • Серия 300: аустенитные и комбинированные нержавейки с аустенитной основой;
  • Серия 400: хромистые с мартенситным или ферритным строением.

Для обозначения по стандарту ГОСТ созданы следующие алгоритмы:

  • Первая цифра: содержание углерода в сотых долях процента;
  • Остальные цифры обозначают в процентах содержание элемента, после которого они указаны в маркировке;
  • Округление до 1: если концентрация металла меньше 1% или приближена к нему, численное обозначение опускают, цифра не пишется.

Популярные марки нержавеющей стали

AISI 304 (08Х18Н10)

Пищевая. Наиболее широко применяется в фармацевтической и продовольственной промышленности для изготовления комплектующих и панелей производственных линий, тары, трубопроводов. Используется в дизайне и благоустройстве для монтажа лестничных ограждений и производства мебели;

AISI 316 (10Х17Н13М2)

В отличие от пищевой стали, усилена молибденом и может работать в кислотных средах при высоких температурах, устойчива в морской воде;

AISI 316T (10Х17Н13М2T)

Присадки титана увеличивают термостойкость, противостоят ионам хлора, добавляют прочности. Область применения: изготовление сосудов, работающих с кислотами, теплообменное оборудование, режущий инструмент;

AISI 321 (08Х18Н10T)

Жаростойкий материал для изготовления деталей, работающих в условиях повышенной агрессивности, теплообменников, котлов, трубопроводов и комплектующих для них;

AISI 430 (12Х17Н)

Жаропрочный состав предназначен для производства подвижных деталей (валиков, втулок), работающих в разбавленных растворах кислот и солей. Сталь относится к ферритному классу, изделия не рассчитаны на долгий срок службы;

AISI 201 (12Х15Г9НД)

Недорогая альтернатива AISI 304, содержит меньше никеля и хрома, но легирована медью для защиты от атмосферных воздействий, не может применяться как пищевая, так как имеет меньшую стойкость к агрессивным веществам. Из нее производят барабаны стиральных машин, заграждения и мебель.

ГОСТ 5632-2014 предусмотрено несколько десятков марок коррозионно-стойких сталей, некоторые из них не имеют аналогов в мире. Для обозначения могут использовать собственные стандарты разработчиков, например: ДИ-13, ЭП-33, ЧС-68.

Сферы использования нержавейки

Нержавеющие сплавы используют для изготовления посуды и бытовой техники, сантехнического оборудования. Нержавейка не реагирует на воду, жир, кислоты, поэтому широко используется в пищевой и химической промышленности, производстве медицинского оснащения и инструментов. Специализированные составы применяют в нефтехимической, энергетической отрасли, автомобилестроении и судостроении.

Оцените нашу статью

[Всего голосов: 2 Рейтинг статьи: 5]

определение, основной химический состав, особенности

Нержавеющая сталь – это высоколегированная сталь, устойчивая к образованию коррозии и агрессивному воздействию окружающей и передаваемой сред.

В качестве основного легирующего элемента в нержавеющих сталях применяется хром Cr (до 20%). Хром в составе нержавеющей стали отвечает за ее устойчивость к образованию коррозии. Так, стали содержащие хром не более 12% способны эффективно противостоять коррозии в обычных атмосферных условиях и слабоагрессивных средах; при содержании хрома 12…17% способны эффективно выдерживать на протяжении длительного времени воздействие азотной кислоты с концентрацией 50%.

Также при изготовлении данного типа сталей применяются и другие легирующие добавки, наиболее характерными из которых являются кремний Si, марганец Mn, никель Ni, титан Ti, кобальт Co, молибден Mo и др.

Коррозионная стойкость нержавейки объясняется довольно просто – хром, входящий в состав стали, окисляется и образует на её поверхности тончайшую защитную пленку оксидов и других нерастворимых соединений. Большое значение для успешного протекания данного процесса имеет однородность стали, надлежащее состояние поверхности и отсутствие склонности к образованию межкристаллитной коррозии. Не допускаются чрезмерно высокие напряжения в деталях, поскольку они способствуют растрескиванию коррозионно-стойкого защитного слоя в условиях некоторых агрессивных сред, а в ряде случаев приводят к его полному разрушению. Особенно высокую коррозионную стойкость при работе в атмосфере сильных кислот показали сложнолегированные нержавеющие стали с высоким содержанием никеля. Важно понимать, что для определенных конкретных условий работы, как то температура и концентрация агрессивной среды, необходимо выбирать соответствующую марку стали.

Нержавеющие стали имеют определенные градации по различным признакам. Так, по хим. составу нержавейка делится на хромистые стали, хромоникелевые и хромомаргенцевоникелевые. В свою очередь хромистые нержавеющие стали по своей структуре делятся на мартенситные, мартенситно-ферритные и ферритные; хромоникелевые на аустенитные, аустенитно-ферритные, аустенитно-мартенситные, аустентино-карбидные. Классификация хромомаргенцевоникелевых сталей по структуре совпадает с классификацией хромоникелевых сталей.

Нержавеющие стали имеют весьма широкий спектр применения во всех отраслях современной промышленности и сферах народного хозяйства. Мартенситные и мартенситно-ферритные стали широко применяются для изделий, работающих на износ, в качестве режущего инструмента, в частности, ножей, для упругих элементов и конструкций в пищевой и химической промышленности, находящихся в контакте со слабоагрессивными средами. Ферритные нержавеющие стали широко используют для изготовления изделий, работающих в окислительных средах (например, в растворах азотной кислоты), для бытовых приборов, в пищевой, легкой промышленности и для теплообменного оборудования в энергомашиностроении. Ферритные хромистые стали имеют высокую коррозионную стойкость в азотной кислоте, водных растворах аммиака, в аммиачной селитре, смеси азотной, фосфорной и фтористоводородной кислот, а также в других агрессивных средах. Аустенитные коррозионностойкие стали нашли широкое применение в качестве конструкционного материала в различных отраслях машиностроения.

Легирующие элементы | Нержавеющая сталь Outokumpu | Оутокумпу

Различные легирующие элементы особенно влияют на свойства нержавеющей стали. Это совокупное воздействие всех легирующих элементов, термообработки и, в некоторой степени, примесей, которые определяют профиль свойств конкретной марки стали. Следует отметить, что влияние легирующих элементов в разных типах нержавеющей стали в некоторой степени различается.


Алюминий (Al)

При добавлении значительных количеств алюминий улучшает стойкость к окислению и для этой цели используется в некоторых жаропрочных сортах.В стали с дисперсионным твердением алюминий используется для образования интерметаллических соединений, повышающих прочность в состаренном состоянии.


Углерод (C)

Углерод – это мощный аустенитообразователь, который также значительно увеличивает механическую прочность. В ферритных марках углерод значительно снижает как ударную вязкость, так и коррозионную стойкость. В мартенситных марках углерод увеличивает твердость и прочность, но снижает ударную вязкость.


Церий (Ce)

Церий является одним из редкоземельных металлов (РЗМ) и добавляется в небольших количествах к некоторым термостойким маркам для повышения стойкости к окислению при высоких температурах.


Хром (Cr)

Хром является наиболее важным легирующим элементом, поскольку он придает нержавеющей стали общую коррозионную стойкость. Все нержавеющие стали имеют содержание Cr не менее 10,5%. Кроме того, коррозионная стойкость увеличивает более высокое содержание хрома. Хром также увеличивает стойкость к окислению при высоких температурах и способствует ферритной микроструктуре.

Кобальт (Co)

Кобальт используется в мартенситных сталях, где он увеличивает твердость и сопротивление отпуску, особенно при более высоких температурах.


Медь (Cu)

Медь улучшает коррозионную стойкость к определенным кислотам и поддерживает аустенитную микроструктуру. Его также можно добавлять для уменьшения наклепа в сплавах, предназначенных для улучшения обрабатываемости. Кроме того, его также можно добавить для улучшения формуемости.


Молибден (Мо) Олибден

значительно увеличивает сопротивление как равномерной, так и локальной коррозии. Это немного увеличивает механическую прочность и сильно способствует ферритной микроструктуре.Однако молибден также увеличивает риск образования вторичных фаз в ферритных, дуплексных и аустенитных сталях. В мартенситных сталях молибден увеличивает твердость при более высоких температурах отпуска из-за его влияния на выделение карбидов.


Марганец (Mn)

Марганец обычно используется для повышения пластичности в горячем состоянии. Его влияние на баланс феррит / аустенит изменяется в зависимости от температуры: при низких температурах марганец является стабилизатором аустенита, но при высоких температурах он стабилизирует феррит.Марганец увеличивает растворимость азота и используется для получения высокого содержания азота в дуплексных и аустенитных нержавеющих сталях. Марганец, как формообразователь аустенита, также может частично заменить никель в нержавеющей стали.


Никель (Ni)

Никель обычно увеличивает пластичность и вязкость. Основная причина добавления никеля – способствовать аустенитной микроструктуре. Он также снижает скорость коррозии в активном состоянии и поэтому полезен в кислой среде.В стали с дисперсионным твердением никель также используется для образования интерметаллических соединений, которые используются для повышения прочности. Добавление никеля в мартенситные марки в сочетании с уменьшением содержания углерода улучшает свариваемость.


Ниобий (Nb)

Ниобий – это сильный феррит и карбидообразующий материал, который, как и титан, способствует ферритной структуре. В аустенитные стали ниобий добавляют для повышения стойкости к межкристаллитной коррозии (стабилизированные марки). Кроме того, он улучшает механические свойства при высоких температурах.В ферритные сорта ниобий и / или титан иногда добавляют / добавляют для улучшения ударной вязкости и минимизации риска межкристаллитной коррозии. В мартенситных сталях ниобий снижает твердость и увеличивает сопротивление отпуску. В США ниобий обозначается как колумбий (Cb).


Азот (N)

Азот – это очень мощный аустенитообразователь, который также значительно улучшает механическую прочность. Он также повышает устойчивость к локальной коррозии, особенно в сочетании с молибденом.В ферритной нержавеющей стали азот сильно снижает ударную вязкость и коррозионную стойкость. В мартенситных марках азот увеличивает твердость и прочность, но снижает ударную вязкость.


Кремний (Si)

Кремний повышает стойкость к окислению как при высоких температурах, так и в сильно окисляющих растворах при более низких температурах. Он способствует ферритной микроструктуре и увеличивает прочность.

Сера (S)

Сера добавляется в некоторые нержавеющие стали для повышения их обрабатываемости.На уровнях, присутствующих в этих сортах, сера немного снижает коррозионную стойкость, пластичность, свариваемость и формуемость. В Outokumpu товарный знак PRODEC (PRODuction EConomy) используется для некоторых марок со сбалансированным содержанием серы для улучшения обрабатываемости. Могут быть добавлены более низкие уровни серы, чтобы уменьшить деформационное упрочнение и улучшить формуемость. Немного повышенное содержание серы также улучшает свариваемость стали.


Титан (Ti)

Титан – это сильный феррит и карбидообразователь, который снижает эффективное содержание углерода и способствует образованию ферритной структуры двумя способами.За счет добавления титана в аустенитных сталях повышается стойкость к межкристаллитной коррозии (стабилизированные марки), а также улучшаются содержание углерода и механические свойства при высоких температурах. В ферритные сорта титан добавляют для улучшения ударной вязкости, формуемости и коррозионной стойкости. В мартенситных сталях титан снижает твердость мартенсита в сочетании с углеродом и увеличивает сопротивление отпуску. В сталях с дисперсионным твердением титан используется для образования интерметаллических соединений, которые используются для повышения прочности.


Вольфрам (Вт)

Вольфрам присутствует в качестве примеси в большинстве нержавеющих сталей, хотя его добавляют к некоторым специальным маркам, например к сверхдуплексной марке 4501, для повышения стойкости к точечной коррозии.

Ванадий (В)

Ванадий образует карбиды и нитриды при более низких температурах, способствует увеличению феррита в микроструктуре и увеличивает ударную вязкость. Он увеличивает твердость мартенситных сталей из-за своего влияния на тип присутствующего карбида.Это также увеличивает сопротивление отпуску. Применяется только в закаленных нержавеющих сталях.

Глоссарий

Прочность
Способность поглощать энергию в диапазоне пластмасс.

Активный
(1) Состояние металла, которое корродирует без значительного влияния продукта реакции.
(2) Более низкий или больший потенциал отрицательного электрода.

Легирующие элементы из нержавеющей стали

Термин «нержавеющая сталь» был придуман в первые годы существования металла, когда он использовался преимущественно для изготовления столовых приборов.Позже это стало общим названием для самых разных типов и марок стали, содержащих ряд легирующих элементов , которые улучшают характеристики, структуру и характеристики металла.

Наиболее распространенными сплавами нержавеющей стали являются никель, молибден, медь, хром и титан. Добавки неметаллов включают углерод и азот.

Углерод

Углерод – самый важный элемент , легирующий в нержавеющую сталь. Он всегда присутствует во всех сортах, и количество углерода в каждом классе является ключом к его характеристикам.Во всех типах нержавеющей стали, кроме мартенситной, содержание углерода поддерживается на довольно низком уровне, но в мартенситных марках они намеренно выше, чтобы повысить твердость и прочность. Низкое содержание углерода особенно важно в ферритных и аустенитных нержавеющих сталях, чтобы избежать выделения карбидов при сварке.

Никель

Во всех марках нержавеющей стали серии 300 никель является основным легирующим элементом , создающим аустенитную структуру, известную своей пластичностью, ударной вязкостью и прочностью.Никель также значительно увеличивает сопротивление кислотам в целом, но серной кислоте в частности, и помогает уменьшить деформацию и растрескивание во время фазы закалки при термообработке.

молибден

Молибден увеличивает сопротивление локализованной точечной коррозии, а при смешивании с хромоникелевыми аустенитными сталями обеспечивает лучшую стойкость к щелевой коррозии. Он также защищает от негативного воздействия хлоридов, снижает критическую скорость закалки и увеличивает предел прочности на разрыв при высоких температурах.

Медь

Медь часто присутствует в качестве остаточного элемента в нержавеющей стали, но также может быть намеренно добавлена ​​для улучшения коррозионной стойкости, особенно в кислой или морской среде. Медь не добавляется в столовые приборы, так как она отрицательно сказывается на качестве поверхности и поведении при горячей обработке.

Титан

Титан сливается с углеродом с образованием карбидов титана, которые устойчивы и трудно растворяются. Это помогает уменьшить межкристаллитную коррозию, которая может повлиять на формирование пассивного (защитного) слоя нержавеющей стали.

Азот

Подобно никелю, добавление азота в нержавеющую сталь увеличивает аустенитную стабильность металла, помогая защитить от точечной коррозии и межкристаллитной коррозии, особенно в дуплексной нержавеющей стали. Азот также помогает повысить предел текучести.

Хром

Этот высокореактивный элемент объясняет «пассивный» характер всех нержавеющих сталей, защищая от химической коррозии и типичного окисления (ржавления), характерного для незащищенной стали.Когда нержавеющая сталь содержит минимум 10,5% хрома, образуется мгновенная и нерастворимая поверхностная пленка, предотвращающая окисление.

Есть много других элементов, которые в различных количествах добавляются в нержавеющую сталь для улучшения ее характеристик и производительности. Steelmor производит все марки нержавеющей стали более 40 лет, и мы приветствуем возможность дополнительно объяснить роль легирующих элементов в функциональности нержавеющей стали, чтобы вы знали, какой сорт лучше всего подходит для вашего конкретного применения. Свяжитесь с сегодня.

Основные элементы из нержавеющей стали

Нержавеющая сталь относится к большому количеству сортов металла, которые содержат сплав, содержащий не менее 10,5% хрома с низким содержанием углерода, другие элементы добавляются для придания каждой из марок уникальных характеристик.

Состав из нержавеющей стали

Химический состав некоторых широко используемых аустенитных, ферритных, мартенситных и дуплексных нержавеющих сталей представлен в следующих таблицах на основе стандарта ASTM.

Аустенитная нержавеющая сталь марки
Марки нержавеющей стали Химический состав, макс.% По массе
UNS № AISI № С Si Mn-п. S Cr Пн Ni прочие
S30100 301 0.15 1,00 2,00 0,045 0,030 16,0 / 18,0 6,0 / 8,0 № 0,10
S30400 304 0,07 0,75 2,00 0.045 0,030 17,5 / 19,5 8,0 / 10,5 № 0,10
S30403 304L 0,030 0,75 2,00 0,045 0,030 17,5 / 19.5 8,0 / 12,0 № 0,10
S30453 304LN 0,030 0,75 2,00 0,045 0,030 18,0 / 20,0 8,0 / 12,0 № 0.10 / 0,16
S30500 305 0,12 0,75 2,00 0,045 0,030 17,0 / 19,0 10,5 / 13,0
S31600 316 0.08 0,75 2,00 0,045 0,030 16,0 / 18,0 2,00 / 3,00 10,0 / 14,0 № 0,10
S31603 316L 0,030 0,75 2.00 0,045 0,030 16,0 / 18,0 2,00 / 3,00 10,0 / 14,0 № 0,10
S31635 316Ti 0,08 0,75 2,00 0,045 0.030 16,0 / 18,0 2,00 / 3,00 10,0 / 14,0 Ti 5x (C + N) / 0,70 N 0,10
S31653 316LN 0,030 0,75 2,00 0,045 0,030 16,0 / 18,0 2.00 / 3,00 10,0 / 14,0 N 0,10 / 0,16
S31700 317 0,08 0,75 2,00 0,045 0,030 18,0 / 20,0 3,0 / 4,0 11,0 / 15,0 № 0.10
S31703 317L 0,030 0,75 2,00 0,045 0,030 18,0 / 20,0 3,00 / 4,00 11,0 / 15,0 № 0,10
S31753 317LN 0.030 0,75 2,00 0,045 0,030 18,0 / 20,0 3,0 / 4,0 11,0 / 15,0 N 0,10 / 0,22
S32100 321 0,08 0,75 2.00 0,045 0,030 17,0 / 19,0 9,0 / 12,0 Ti 5 X C Мин. / 0,70 Н 0,10
S34700 347 0,08 0,75 2,00 0,045 0.030 17,0 / 19,0 9,0 / 13,0 Nb + Ta 10 X C Мин. / 1,0
Супер аустенитные марки
Марки нержавеющей стали Химический состав% по
УНС № AISI № С Si Mn-п. S Cr Пн Ni прочие
N08904 904L 0.020 1,00 2,00 0,045 0,035 19,0 / 23,0 4,0 / 5,0 23,0 / 28,0 Cu 1,0 / 2,0 N 0,10
Двухуровневые марки
Марки нержавеющей стали Химический состав, макс.% По массе
УНС № AISI No. С Si Mn-п. S Cr Пн Ni прочие
S31803 2205 0,030 1,00 2.00 0,030 0,020 21,0 / 23,0 2,5 / 3,5 4,5 / 6,5 N 0,08 / 0,20
S32304 2304 0,030 1,00 2,50 0,040 0.030 21,5 / 24,5 0,05 / 0,60 3,0 / 5,5 N 0,05 / 0,20; Cu 0,05 / 0,60
S32750 2507 0,030 0,80 1,20 0,035 0,020 24,0 / 26,0 3.0 / 5,0 6,0 / 8,0 N 0,24 / 0,32; Cu 0,50
Ферритная нержавеющая сталь марки
Марки нержавеющей стали Химический состав, макс.% По массе
УНС № AISI № С Si Mn-п. S Cr Пн Ni прочие
S40300 403 0.15 0,50 1,00 0,040 0,030 11,5 / 13,0
S40500 405 0,08 1,00 1,00 0.040 0,030 11,5 / 14,5 Al 0.10./0.30
S40800 0,08 1,00 1,00 0,045 0,045 11,5 / 13,0 0.50 Ti 12xC / 1,10
S40900 409 Эта хорошо известная марка заменена на S40910 S40920 и S40930
S41008 410S 0,08 1,00 1,00 0,040 0.030 11,5 / 13,5 0,60
S43000 430 0,12 1,00 1,00 0,040 0,030 16,0 / 18,0
S43400 434 0.12 1,00 1,00 0,040 0,030 16,0 / 18,0 0,75 / 1,25
S43600 436 0,12 1,00 1,00 0.040 0.030 16.0/18.0 0.75/1.25 Nb+Ta 5xC/0.80
S44200 442 0.20 1.00 1.00 0.040 0.035 18.0 / 23,0 0,60
Жаропрочные марки
Марки нержавеющей стали Химический состав, макс.% По массе
УНС № AISI № С Si Mn-п. S Cr Пн Ni прочие
S30409 304H 0.04 / 0,10 0,75 2,00 0,045 0,030 18,0 / 20,0 8,0 / 10,5
S30451 304N 0,08 0,75 2,00 0.045 0,030 18,0 / 20,0 8,0 / 10,5 N 0,10 / 0,16
S30900 309 0,20 1,00 2,00 0,045 0,030 22,0 / 24.0 12,0 / 15,0
S30908 309S 0,08 0,75 2,00 0,045 0,030 22,0 / 24,0 12,0 / 15,0
S30909 309H 0.04 / 0,10 0,75 2,00 0,045 0,030 22,0 / 24,0 12,0 / 15,0
S31000 310 0,25 1,50 2,00 0.045 0,030 24,0 / 26,0 19,0 / 22,0
S31008 310S 0,08 1,50 2,00 0,045 0,030 24,0 / 26,0 19.0 / 22,0
S31400 314 0,25 1,50 / 3,00 2,00 0,045 0,030 23,0 / 26,0 19,0 / 22,0
S31609 316H 0.04 / 0,10 0,75 2,00 0,045 0,030 16,0 / 18,0 2,00 / 3,00 10,0 / 14,0
S31651 316N 0,08 0,75 2.00 0,045 0,030 16,0 / 18,0 2,00 / 3,00 10,0 / 14,0 N 0,10 / 0,16
S32109 321H 0,04 / 0,10 0,75 2,00 0,045 0.030 17,0 / 19,0 9,0 / 12,0 Ti 4x (C + N) / 0,70
S34709 347H 0,04 / 0,10 0,75 2,00 0,045 0,030 17,0 / 19,0 9.0 / 13,0 Nb 8xC / 1,00
S44600 446 0,20 1,00 1,50 0,040 0,030 23,0 / 27,0 0,75 N 0,25
N08800 800 (332) 0.10 1,00 1,50 0,045 0,015 19,0 / 23,0 30,0 / 35,0 Fe 39,5 мин;
Al 0,15 / 0,60;
Ti 0,15 / 0,60
N08810 800H 0.05 / 0,10 1,00 1,50 0,045 0,015 19,0 / 23,0 30,0 / 35,0 30,0 / 35,0 Cu 0,75;
Fe 39,5 мин;
Al 0,15 / 0,60;
Ti 0,15 / 0,60

Химические элементы

Нержавеющая сталь или коррозионно-стойкая сталь – это разновидность металлического сплава, который встречается в различных формах.Он настолько хорошо служит нашим практическим потребностям, что трудно найти какую-либо сферу нашей жизни, где бы мы не использовали этот вид стали. Основными компонентами нержавеющей стали являются: железо, хром, углерод, никель, молибден и небольшие количества других металлов.

Различные химические элементы играют важную роль в нержавеющей стали, каждая из различных марок нержавеющей стали содержит различные легирующие элементы, которые влияют на ее свойства, такие как устойчивость к коррозии, прочность и гибкость, несколько критических элементов с пояснениями перечислены ниже. :

Хром (Cr):

Хром – это элемент, который делает нержавеющую сталь нержавеющей.Это важно при формировании пассивной пленки. Другие элементы могут влиять на эффективность хрома при формировании или сохранении пленки, но ни один другой элемент сам по себе не может создавать свойства нержавеющей стали.

  • Хром может улучшить стойкость к окислению и коррозию, поэтому он является важным легирующим элементом нержавеющей стали
  • В конструкционной стали и инструментальной стали хром может значительно улучшить прочность, твердость и износостойкость, но в то же время снизить пластичность и ударную вязкость.

Никель (Ni):

Около 10.5% хрома, образуется слабая пленка, обеспечивающая мягкую защиту от атмосферных воздействий. За счет увеличения содержания хрома до 17-20%, что типично для аустенитных нержавеющих сталей серии 300, повышается стабильность пассивной пленки. Дальнейшее увеличение содержания хрома обеспечит дополнительную защиту.

Никель

стабилизирует аустенитную структуру (зернистость или кристаллическую структуру) нержавеющей стали и улучшит механические свойства и характеристики изготовления.Содержание никеля 8-10% и выше снижает склонность металла к растрескиванию из-за коррозии под напряжением. Никель также способствует репассивации в случае повреждения пленки.

  • Никелевый элемент может улучшить прочность стали и сохранить хорошую пластичность и вязкость.
  • Никель имеет более высокую коррозионную стойкость к кислотам и щелочам, а также обладает антикоррозийной и термостойкостью при высоких температурах.
  • Повышение ударной вязкости, чтобы сталь имела высокую прочность, но также для сохранения хорошей пластичности и ударной вязкости
    Никель может улучшить коррозионную стойкость и ударную вязкость при низких температурах
  • Сплавы на основе никеля имеют более высокие термические характеристики

Марганец (Mn):

Марганец в сочетании с никелем выполняет многие функции, присущие никелю.Он также будет взаимодействовать с серой в нержавеющей стали с образованием сульфитов марганца, что увеличивает устойчивость к точечной коррозии. Заменяя никель на марганец, а затем объединяя его с азотом, также повышается прочность.

  • В процессе производства стали марганец является хорошим агентом и десульфуризатором, содержание марганца в обычной стали 0,30 – 0,50%.
  • Углеродистая сталь с добавлением более 0,70% марганца, не только достаточной вязкости, но и более высокой прочности и твердости, улучшения закалки стали и производительности термической обработки
  • Повышение содержания марганца, ослабление коррозионной стойкости стали, снижение производительности сварки.Марганец может улучшить прочность стали.

Молибден (Мо):

Молибден в сочетании с хромом очень эффективен для стабилизации пассивной пленки в присутствии хлоридов. Он эффективен для предотвращения щелевой или точечной коррозии. Молибден, наряду с хромом, обеспечивает наибольшее повышение коррозионной стойкости нержавеющей стали. Edstrom Industries использует нержавеющую сталь 316, поскольку она содержит 2-3% молибдена, который обеспечивает защиту при добавлении хлора в воду.

  • Молибден может измельчать зерно, улучшать закалочные и термические свойства
  • При высоких температурах для поддержания достаточной прочности и сопротивления ползучести (длительное время при высоких температурах при напряжении, деформации, указанной ползучести)
  • Механические свойства могут быть улучшены добавлением молибдена в конструкционную сталь

Углерод (C):

Углерод используется для увеличения прочности. В мартенситной марке добавление углерода способствует упрочнению путем термообработки.

  • Предел текучести и предел прочности увеличиваются с увеличением содержания углерода, но пластичность и ударопрочность снижаются.
  • Если содержание углерода превышает 0,23%, сварочные характеристики стали будут неудовлетворительными. Содержание углерода обычно не превышает 0,20%.
  • Высокое содержание углерода также может влиять на коррозионную стойкость стали и облегчать ее ржавление.
  • Кроме того, углерод может увеличивать хладноломкость и старение стали, как 304 и 304L, 304L – это низкоуглеродистая сталь 304.

Азот:

Азот используется для стабилизации аустенитной структуры нержавеющей стали, что повышает ее устойчивость к точечной коррозии и укрепляет сталь. Использование азота позволяет увеличить содержание молибдена до 6%, что улучшает коррозионную стойкость в хлоридных средах.

Титан (Ti):

Титан и миобий используются для снижения чувствительности нержавеющей стали.

  • Титановая сталь является сильным раскислителем, делая внутреннюю структуру стали плотной, мелкозернистой, снижает чувствительность к старению и хладноломкость
  • Повышение эффективности сварки
  • Добавление надлежащего титана в аустенитные нержавеющие стали для предотвращения межкристаллитной коррозии

Миобий:

При повышенной чувствительности нержавеющей стали может возникнуть межкристаллитная коррозия.Это вызвано выделением карбидов хрома на этапе охлаждения при сварке деталей. Это приводит к истощению области сварного шва хромом. Без хрома пассивная пленка не может образоваться. Титан и ниобий взаимодействуют с углеродом с образованием карбидов, оставляя хром в растворе, поэтому может образовываться пассивная пленка.

Медь и алюминий:

Медь и алюминий, наряду с титаном, могут быть добавлены в нержавеющую сталь для ускорения ее затвердевания. Отверждение достигается замачиванием при температуре от 900 до 1150F.Эти элементы образуют твердую интерметаллическую микроструктуру в процессе пропитывания при повышенной температуре.

  • Медь может улучшить прочность и ударную вязкость, особенно в отношении атмосферной коррозии
  • Недостаток склонность к растрескиванию во время термической обработки, содержание меди более 0,5%, пластичность значительно снижена
  • При содержании меди менее 0,50% не влияет на сварочные свойства

Сера (S) и селен:

Сера и селен добавлены в нержавеющую сталь 304 для облегчения обработки.Им становится нержавеющая сталь 303 или 303SE, которую Edstrom Industries использует для изготовления задвижек, гаек и деталей, которые не подвергаются воздействию питьевой воды.

  • Сера в нормальных условиях также является вредным элементом. выделяет тепло, снижает пластичность и вязкость
  • Сера на сварочные характеристики также плохо, что снижает коррозионную стойкость.
  • Значит, содержание серы меньше 0,055%. Требования к качественной стали меньше 0.040% серы.
  • Добавление 0,08-0,20% к стали может улучшить обрабатываемость, часто называемую автоматной сталью

В чем разница между сталью и нержавеющей сталью?

Нержавеющая сталь в металлургическом определении – это сталь, содержащая ~ 14% или более хрома. Другие легирующие элементы, такие как никель, также могут улучшить стойкость стали к пятнам.

Количество свободного хрома, то есть не связанного карбидами, определяет стойкость стали к пятнам.Более высокое содержание углерода оставляет меньше свободного хрома в сплаве, что объясняет, почему некоторые из высококачественных нержавеющих сталей с более высоким содержанием хрома менее устойчивы к пятнам, чем нержавеющие стали более низкого качества с меньшим содержанием хрома и углерода.

Однако со временем и в определенных условиях вся сталь ржавеет.

Подробнее о влиянии легирующих элементов на сталь см. По ссылкам.

В чем разница между гофрированной сталью и нержавеющей сталью?

Гофрированное железо – это материал, используемый для кровли, он либо покрыт цинком, либо покрыт цинком, более поздняя версия является современной.Нержавеющая сталь – это сплав стали и, в основном, никеля, и он гораздо менее подвержен коррозии, чем гофрированное железо.

Технические данные

: Легирование элементов из нержавеющей стали

Нержавеющая сталь

Общая информация

Легирующие элементы из нержавеющей стали


Нержавеющая сталь

содержит ряд легирующих элементов в зависимости от марки и состава.Ниже перечислены легирующие добавки с указанием причины их присутствия, а также приведена сводная таблица.

Углерод (C): железо легировано углеродистой сталью и повышает твердость и прочность железа. Чистое железо нельзя упрочнить или упрочнить термической обработкой, но добавление углерода обеспечивает широкий диапазон твердости и прочности. В аустенитных и ферритных нержавеющих сталях нежелательно высокое содержание углерода, особенно при сварке из-за опасности выделения карбидов.

Марганец (Mn): Марганец добавляется в сталь для улучшения свойств горячей обработки и повышения прочности, ударной вязкости и прокаливаемости. Марганец, как и никель, является элементом, образующим аустенит, и использовался в качестве заменителя никеля в аустенитных нержавеющих сталях серии AISI200, например AISI 202 вместо AISI 304.

Хром (Cr): Хром добавляется в сталь для повышения стойкости к окислению. Это сопротивление увеличивается по мере добавления хрома. «У нержавеющих сталей минимум 10.5% хрома (традиционно 11 или 12%). Это дает очень заметную степень общей коррозионной стойкости по сравнению со сталями с более низким процентным содержанием хрома. Коррозионная стойкость обусловлена ​​образованием самовосстанавливающегося пассивного слоя оксида хрома на поверхности нержавеющей стали.

Никель (Ni): Никель добавляется в больших количествах, более 8%, в высокохромистые нержавеющие стали, образуя наиболее важный класс коррозионно-стойких и жаропрочных сталей. Это аустенитные нержавеющие стали марки 18-8 (304/1.4301), где тенденция никеля к образованию аустенита обеспечивает высокую ударную вязкость и высокую прочность как при высоких, так и при низких температурах. Никель также значительно повышает стойкость к окислению и коррозии.

Молибден (Mo): Молибден, добавленный к хромоникелевым аустенитным сталям, улучшает стойкость к точечной и щелевой коррозии, особенно в хлоридах и серосодержащих средах.

Азот (N): Азот увеличивает аустенитную стабильность нержавеющих сталей и, как и в случае с никелем, является элементом, образующим аустенит.Предел текучести значительно повышается при добавлении азота в нержавеющие стали, так же как и стойкость к точечной коррозии.

Медь (Cu): Медь обычно присутствует в нержавеющей стали в качестве остаточного элемента. Однако его добавляют в некоторые сплавы для получения свойств дисперсионного твердения или для повышения коррозионной стойкости, особенно в морской воде и серной кислоте.

Титан (Ti): Титан добавляется для стабилизации карбида, особенно когда материал должен быть сварен.Он соединяется с углеродом с образованием карбидов титана, которые довольно стабильны и трудно растворяются в стали, что позволяет свести к минимуму возникновение межкристаллитной коррозии. Добавление приблизительно 0,25 / 0,60% титана заставляет углерод соединяться с титаном, а не с хромом, предотвращая связывание коррозионно-стойкого хрома в виде межзеренных карбидов и сопутствующую потерю коррозионной стойкости на границах зерен. Однако использование титана в последние годы постепенно сокращалось из-за способности производителей стали поставлять нержавеющие стали с очень низким содержанием углерода, которые легко поддаются сварке без стабилизации.

Фосфор (P): Фосфор обычно добавляют с серой для улучшения обрабатываемости. Фосфор, присутствующий в аустенитных нержавеющих сталях, увеличивает прочность. Однако это отрицательно сказывается на коррозионной стойкости и увеличивает склонность материала к растрескиванию во время сварки.

Сера (S): При добавлении в небольших количествах сера улучшает обрабатываемость. Однако, как и фосфор, он отрицательно влияет на коррозионную стойкость и свариваемость.

Селен (Se): Селен ранее использовался в качестве добавки для улучшения обрабатываемости.

Ниобий / коломбий (Nb): Ниобий добавляется в сталь для стабилизации углерода и, как таковой, действует так же, как описано для титана. Ниобий также укрепляет стали и сплавы для работы при высоких температурах.

SiIicon (Si): Кремний используется в качестве раскислителя (убивающего) агента при плавлении стали, и в результате большинство сталей содержат небольшой процент кремния.

Кобальт (Co): Кобальт становится высокорадиоактивным при воздействии интенсивного излучения ядерных реакторов, и, как следствие, любая нержавеющая сталь, используемая в ядерной сфере, будет иметь ограничение по кобальту, обычно приблизительно 0.Максимум 2%. Эта проблема подчеркивается тем, что обычно имеется остаточное содержание кобальта в никеле, используемом при производстве аустенитных нержавеющих сталей.

Кальций (Ca): Небольшие добавки используются для улучшения обрабатываемости без вредного воздействия на другие свойства серы, фосфора и селена.


Заявление об отказе от ответственности

Эти данные являются ориентировочными, и поэтому на них нельзя полагаться вместо полной спецификации.В частности, требования к механическим свойствам сильно различаются в зависимости от характера, продукта и размеров продукта. Вся информация основана на наших текущих знаниях и предоставлена ​​добросовестно. Компания не несет ответственности за любые действия, предпринятые третьей стороной в зависимости от этого.

Обратите внимание, что указанная выше дата «Обновление таблицы» не является гарантией ее точности или актуальности.

Информация, представленная в этом техническом описании, была получена из различных признанных источников, включая стандарты EN, признанные отраслевые ссылки (печатные и онлайн) и данные производителей.Не дается никаких гарантий, что информация взята из последнего выпуска этих источников или о точности этих источников.

Материал, поставляемый Компанией, может значительно отличаться от этих данных, но будет соответствовать всем применимым и применимым стандартам.

Поскольку подробно описанные продукты могут использоваться для самых разных целей и Компания не контролирует их использование; Компания специально исключает все условия или гарантии, выраженные или подразумеваемые законом или иным образом в отношении размеров, свойств и / или пригодности для какой-либо конкретной цели, явной или подразумеваемой.

Консультации, предоставляемые Компанией любой третьей стороне, предоставляются только для помощи этой стороне и без какой-либо ответственности со стороны Компании. Все транзакции регулируются текущими Условиями продаж Компании. Объем обязательств Компании перед любым клиентом четко изложен в этих Условиях; копия которого предоставляется по запросу.

Основные легирующие элементы, используемые в литых нержавеющих сталях

Основные легирующие элементы, используемые в литых нержавеющих сталях

При рассмотрении спецификации сплава для литого компонента из нержавеющей стали очень важно учитывать рабочую среду, в которой будет использоваться литой компонент.Химический состав сплава нержавеющей стали определяет его рабочие характеристики и пригодность для каждого применения. В NovaCast мы поставляем широкий спектр литых компонентов из нержавеющей стали, в том числе для клапанов и насосов, используемых в суровых условиях, где нагрев и коррозия (как внутренняя, так и внешняя) являются важными факторами в конструкции и технических характеристиках компонентов.

Чтобы быть классифицированным как нержавеющая сталь, в первую очередь, черный сплав должен содержать не менее 10.5% хрома. Этот элемент в значительной степени отвечает за устойчивость к коррозии и окислению, поскольку он создает пассивный слой, защищающий от дальнейшего окисления. Другие элементы могут быть включены для дальнейшего улучшения рабочих характеристик, включая углерод, азот, кремний, серу, титан, никель, медь, ниобий и молибден.

Итак, что делают основные легирующие элементы?

Углерод : Повышает прочность и твердость мартенситных марок при более высоких температурах

Хром : создает пассивный слой, снижающий коррозию и окисление.Более высокий уровень хрома в сплаве обеспечивает лучшую защиту.

Молибден : При добавлении в сплавы нержавеющей стали (например, CF8M и CF3M) молибден улучшает стойкость к точечной и щелевой коррозии, вызываемой воздействием хлоридов в прибрежных зонах и при удалении обледенения.

Никель : важный легирующий элемент в наиболее широко используемых литых нержавеющих сталях (CF8 и CF3). Это приводит к образованию «аустенитной» структуры, улучшающей прочность, пластичность и ударную вязкость.Повышает стойкость к воздействию кислоты и делает сплав немагнитным.

Азот : В аустенитной и дуплексной нержавеющей стали азот может обеспечить лучшую коррозионную стойкость и более высокую прочность, сохраняя при этом ударную вязкость и пластичность.

Марганец : способствует раскислению во время плавления и предотвращает образование включений сульфида железа, которые могут вызвать горячее растрескивание.

Медь : При добавлении к аустенитной нержавеющей стали, содержащей молибден, она улучшает коррозионную стойкость к серной кислоте.

Кремний : Повышает стойкость к окислению и предотвращает науглероживание аустенитных нержавеющих сталей при повышенных температурах.

Титан / ниобий : связывает углерод и предотвращает межкристаллитную коррозию в зоне сварки ферритных марок.

Вообще говоря, нержавеющие стали классифицируются как жаропрочные или коррозионно-стойкие, причем содержание углерода в сплаве обычно определяет, где они находятся. Все коррозионно-стойкие стали содержат более 11% хрома, но должны также содержать от 1 до 30% никеля, что улучшает пластичность и прочность, а также повышает сопротивляемость коррозии от нейтральных хлоридных растворов и слабоокисляющих кислот.

Жаропрочная литая Нержавеющая сталь должна работать в соответствии со спецификациями при воздействии температур выше 650 ° C. Химический состав может быть аналогичен коррозионно-стойким нержавеющим сталям, за исключением того, что они содержат более высокое содержание углерода, что обеспечивает большую прочность при более высоких температурах.

Чтобы получить помощь и совет, обсудить ваши требования или узнать расценки, позвоните члену команды NovaCast по телефону +44 (0) 1225 707466, отправьте нам сообщение здесь или напишите по адресу sales @ novacast.co.uk.

Введение в нержавеющую сталь – Промышленные металлурги

Нержавеющая сталь – это сталь с минимум 10,5% хрома. Стойкость к коррозии достигается за счет тонкого прочного поверхностного слоя оксида хрома. Если оксидный слой физически поврежден, происходит быстрая регенерация слоя, сохраняя, таким образом, коррозионную стойкость. Однако химическая среда, которая может разрушить этот слой, может вызвать коррозию.Следовательно, нержавеющая сталь обладает высокой устойчивостью к атмосферной коррозии, но не защищена от коррозии во всех средах.

Нержавеющие стали делятся на несколько общих классов: аустенитные, ферритные, мартенситные, дуплексные и дисперсионно-упрочненные. Различие между каждым классом основано, прежде всего, на преобладающей фазе, присутствующей в нержавеющей стали, которая определяется основными легирующими элементами.

Нужна помощь специалиста по металлургии в разработке компонента из нержавеющей стали? Мы помогаем с выбором сплава, покрытия и технологического процесса.См. Нашу консультационную страницу по металлургии.

Основными легирующими элементами в нержавеющих сталях являются хром и никель. Хром в первую очередь обеспечивает коррозионную стойкость и дополнительную прочность. Никель обеспечивает прочность и некоторую коррозионную стойкость. Незначительные легирующие элементы включают марганец, углерод и молибден. Марганец присутствует в сталях в небольших количествах, но при более высоких концентрациях он стабилизирует аустенит и частично заменяет никель в сталях серии 200. Углерод в значительной степени является примесью в аустенитной стали, но он является упрочняющим элементом в ферритной и мартенситной стали, как и в углеродистой и низколегированной стали.Молибден обеспечивает дополнительную прочность и устойчивость к коррозии хлоридов. Другие элементы, такие как титан или ниобий, служат другим целям, зависящим от области применения, для которой был разработан сплав.

Стали 400-й серии были первыми разновидностями нержавеющей стали. К ним относятся ферритные и мартенситные сорта, которые содержат только хром в качестве основного легирующего элемента, что делает их менее дорогими, чем аустенитные сорта. Они магнитные, обычно более устойчивы к воздействию хлоридов, чем сплавы серии 300, а некоторые марки могут быть упрочнены термической обработкой.

Тип 410 содержит около 12% хрома. Способность упрочнять этот сплав путем термообработки с образованием мартенсита делает его мартенситным сортом. Низкое содержание хрома обеспечивает умеренную коррозионную стойкость. По прошествии достаточного времени, погодные условия вызовут ржавчину. Тип 430 – это ферритный сорт, содержащий около 17% хрома. Его нельзя упрочнить термической обработкой. Нержавеющие стали серии 400 обычно более устойчивы к воздействию хлоридов, чем нержавеющие стали серии 300.

Нужна помощь в выяснении неисправности компонента или проблемы качества? Мы можем помочь.См. Нашу страницу анализа отказов. [email protected]

При достаточном количестве никеля нержавеющая сталь остается аустенитом при комнатной температуре, образуя аустенитные стали. Они немагнитны и не могут подвергаться термообработке для сквозной закалки, как углеродистые стали, поскольку в этих сплавах не происходит фазового превращения в мартенсит. Основная причина их использования – их превосходная устойчивость к коррозии в атмосфере и агрессивных химических средах по сравнению с серией 400.

Сплавы серии 300 содержат хром и никель и являются наиболее популярными аустенитными марками. Типы 301 и 304 являются наиболее часто используемыми сплавами и предназначены для общего применения. Они содержат 18% хрома, 9-10% никеля и до 0,15% углерода (301) или 0,08% углерода (304) в качестве примесей. Другие сплавы серии 300 представляют собой модифицированные версии этих сплавов для достижения определенных свойств. Тип 316 содержит 2–3% молибдена для повышения устойчивости к коррозии в хлоридсодержащих средах. Типы 304L, 316L и другие марки L содержат восстановленный углерод менее 0.03%, чтобы избежать изменения микроструктуры во время сварки и других термических процессов, которые могут повредить коррозионную стойкость. Это пагубное изменение известно как сенсибилизация. Типы 321 и 347 содержат небольшое количество титана и ниобия соответственно для предотвращения сенсибилизации. Они могут работать при повышенных температурах, в то время как классы L предназначены для защиты от сенсибилизации во время производства. На изображении ниже показаны зерна аустенита в сплаве 304.

Зерна аустенита в сплаве 304.Частицы на границах зерен представляют собой карбиды хрома.

Совершенствуйте свои знания в области металлургии нержавеющей стали, разрабатывайте более дешевые компоненты и быстрее решайте проблемы. См. Нашу страницу курсов по металлургии, чтобы узнать о вариантах обучения.

В сталях серии

200, также аустенитных, часть никеля заменена марганцем в целях экономии. Марка 201 содержит около 17% хрома, 6,5% марганца и 4% никеля. Он имеет коррозионную стойкость, аналогичную 301.

Стали с дисперсионным твердением (PH) упрочняются термической обработкой с образованием осадков, а также образованием мартенсита.Их можно упрочнить до более высокой твердости, чем у марок серии 400, методом старения, аналогичным методу старения алюминиевых сплавов. Стали 17-4 PH и 17-7 PH содержат 17% хрома и 4% или 7% никеля соответственно. Незначительные легирующие элементы могут включать медь, титан, ниобий и другие.

Дуплексная нержавеющая сталь

позволяет снизить затраты на материалы в коррозионных средах, таких как химическая обработка, в том числе в хлорид- и серосодержащих средах. Они состоят из смеси аустенита и феррита примерно в равных пропорциях.Дуплексные нержавеющие стали подразделяются на тощую, стандартную, супер- и гипердуплексную в зависимости от количества легирующих элементов. Дуплексные нержавеющие стали содержат больше хрома и меньше никеля, чем серия 300, и обычно содержат азот в качестве дополнительного стабилизатора аустенита и молибден для коррозионной стойкости. 2205 (22% хрома, 5% никеля и 3% молибдена) – обычная стандартная дуплексная нержавеющая сталь, а 2507 (25% Cr, 7% Ni плюс 4% Mo) – обычная супер-дуплексная сталь. На микрофотографии ниже показана дуплексная нержавеющая сталь.

Микрофотография дуплексной нержавеющей стали. Фаза коричневого цвета – это феррит, а светлая фаза – это аустенит. (С любезного разрешения Чарльза Янга, P.E.)

Широкий спектр доступных нержавеющих сталей обеспечивает широкий спектр возможностей. Однако у каждого сплава есть свои преимущества и недостатки. При выборе марки доступной нержавеющей стали важно учитывать, как компоненты будут изготавливаться и соединяться вместе, конкретная среда, в которой они будут находиться, в дополнение к соображениям, общим для других сплавов, таким как механические требования и стоимость.

Дополнительную информацию о нержавеющих сталях можно найти в Справочнике по специальности ASM: Нержавеющие стали Дж. Р. Дэвиса и Справочнике по металлам ASM, том 1: Свойства и выбор чугуна, стали и высокоэффективных сплавов. Эта статья была написана при содействии Чарльза Янга, P.E.

Узнайте об обычных легирующих агентах

Сталь в основном состоит из железа и углерода, легированного некоторыми дополнительными элементами. Процесс легирования используется для изменения химического состава стали и улучшения ее свойств по сравнению с углеродистой сталью или для корректировки их в соответствии с требованиями конкретного применения.

В процессе легирования металлы объединяются для создания новых структур, которые обеспечивают более высокую прочность, меньшую коррозию или другие свойства. Нержавеющая сталь является примером легированной стали с добавлением хрома.

Преимущества легирующих сталей

Различные легирующие элементы или добавки по-разному влияют на свойства стали. Некоторые из свойств, которые можно улучшить за счет легирования, включают:

  • Стабилизирующий аустенит : такие элементы, как никель, марганец, кобальт и медь, увеличивают диапазон температур, в котором существует аустенит.
  • Стабилизирующий феррит : Хром, вольфрам, молибден, ванадий, алюминий и кремний могут способствовать снижению растворимости углерода в аустените. Это приводит к увеличению количества карбидов в стали и сокращает температурный диапазон, в котором существует аустенит.
  • Формирование карбидов : Многие второстепенные металлы, включая хром, вольфрам, молибден, титан, ниобий, тантал и цирконий, создают прочные карбиды, которые – в стали – повышают твердость и прочность.Такие стали часто используются для производства быстрорежущей стали и инструментальной стали для горячих работ.
  • Графитизация : Кремний, никель, кобальт и алюминий могут снизить стабильность карбидов в стали, способствуя их разрушению и образованию свободного графита.

В приложениях, где требуется уменьшение концентрации эвтектоидов, добавляются титан, молибден, вольфрам, кремний, хром и никель. Все эти элементы снижают концентрацию эвтектоида углерода в стали.

Для многих сталей требуется повышенная коррозионная стойкость. Для достижения этого результата сплавлены алюминий, кремний и хром. Они образуют защитный оксидный слой на поверхности стали, тем самым защищая металл от дальнейшего разрушения в определенных средах.

Обычные легирующие агенты для стали

Ниже приведен список часто используемых легирующих элементов и их влияние на сталь (стандартное содержание в скобках):

  • Алюминий (0.95-1,30%): раскислитель. Используется для ограничения роста зерен аустенита.
  • Бор (0,001-0,003%): агент, повышающий упрочняемость, улучшающий деформируемость и обрабатываемость. Бор добавляется к полностью раскисленной стали, и его нужно добавлять только в очень малых количествах, чтобы иметь эффект упрочнения. Добавки бора наиболее эффективны в низкоуглеродистых сталях.
  • Хром (0,5-18%): ключевой компонент нержавеющих сталей. При содержании более 12 процентов хром значительно улучшает коррозионную стойкость.Металл также улучшает закаливаемость, прочность, реакцию на термическую обработку и износостойкость.
  • Кобальт: Повышает прочность при высоких температурах и магнитную проницаемость.
  • Медь (0,1-0,4%): чаще всего встречается в качестве остаточного агента в сталях, медь также добавляется для получения свойств дисперсионного твердения и повышения коррозионной стойкости.
  • Свинец: несмотря на то, что он практически не растворяется в жидкой или твердой стали, свинец иногда добавляют в углеродистые стали путем механического диспергирования во время разливки, чтобы улучшить обрабатываемость.
  • Марганец (0,25-13%): Повышает прочность при высоких температурах, устраняя образование сульфидов железа. Марганец также улучшает прокаливаемость, пластичность и износостойкость. Как и никель, марганец является элементом, образующим аустенит, и может использоваться в аустенитных нержавеющих сталях серии AISI 200 в качестве заменителя никеля.
  • Молибден (0,2-5,0%): Обнаруженный в небольших количествах в нержавеющей стали, молибден повышает прокаливаемость и прочность, особенно при высоких температурах.Молибден, который часто используется в хромоникелевых аустенитных сталях, защищает от точечной коррозии, вызываемой хлоридами и серосодержащими химическими веществами.
  • Никель (2-20%): еще один легирующий элемент, важный для нержавеющих сталей, никель добавляется в высокохромистую нержавеющую сталь в количестве более 8%. Никель увеличивает прочность, ударную вязкость и ударную вязкость, а также повышает стойкость к окислению и коррозии. Он также увеличивает ударную вязкость при низких температурах при добавлении в небольших количествах.
  • Ниобий: обладает преимуществом стабилизации углерода за счет образования твердых карбидов и часто встречается в жаропрочных сталях.В небольших количествах ниобий может значительно увеличить предел текучести и, в меньшей степени, предел прочности сталей, а также иметь умеренное усиление эффекта осаждения.
  • Азот: Повышает аустенитную стабильность нержавеющих сталей и улучшает предел текучести таких сталей.
  • Фосфор: фосфор часто добавляют с серой для улучшения обрабатываемости низколегированных сталей. Это также добавляет прочности и увеличивает коррозионную стойкость.
  • Селен: Повышает обрабатываемость.
  • Кремний (0,2–2,0%): этот металлоид улучшает прочность, эластичность, кислотостойкость и приводит к увеличению размера зерен, что приводит к большей магнитной проницаемости. Поскольку кремний используется в качестве раскислителя при производстве стали, он почти всегда присутствует в некотором процентном соотношении во всех марках стали.
  • Сера (0,08-0,15%): добавленная в небольших количествах, сера улучшает обрабатываемость, не вызывая жаростойкости. С добавлением марганца жаростойкость еще больше снижается из-за того, что сульфид марганца имеет более высокую температуру плавления, чем сульфид железа.
  • Титан: Повышает прочность и коррозионную стойкость, ограничивая размер зерна аустенита. При содержании титана 0,25-0,60% углерод соединяется с титаном, позволяя хрому оставаться на границах зерен и сопротивляться окислению.
  • Вольфрам: производит стабильные карбиды и измельчает зерно для увеличения твердости, особенно при высоких температурах.
  • Ванадий (0,15%): подобно титану и ниобию, ванадий может давать стабильные карбиды, повышающие прочность при высоких температурах.За счет создания мелкозернистой структуры можно сохранить пластичность.
  • Цирконий (0,1%): увеличивает прочность и ограничивает размер зерен. Прочность можно значительно повысить при очень низких температурах (ниже точки замерзания). Сталь, содержащая цирконий до 0,1%, будет иметь меньший размер зерен и сопротивляться разрушению.
.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *